一种TD-HSUPA系统的TCP优化方法

2 仿真的实现
　目前互联网上使用最为广泛的TCP版本是1990年HOE J C提出的TCP NewReno。在使用C++语言编写的TD-SCDMA系统仿真平台上，本文对所提出的方法和TCP NewReno作仿真比较。 HSUPA的仿真系统结构如图1所示。使用离散事件时间驱动机制的方法来模拟业务发起的过程，所有用户均使用FTP业务来仿真测试，小区采用WrapAround 19小区的模型，每个小区分为3个扇区，每个扇区均匀分布1个用户。有线链路的仿真模型简化为从RNC到远端服务器的链路中数据传输的往返时延为固定值200 ms。智能天线模型和同频干扰的计算见参考文献[6]。
　首先仿真稳定状态下的TCP，假定所有用户静止，通过调节背景噪音功率使所有数据传输的平均误帧率达到相应的值，经过200 s仿真得到结果如图3和图4所示。

　由图3可以看到,当误帧率较低时，本文提出的方法对于减少超时次数有很好的效果；由图4对应的吞吐量也可以看出，相比TCP NewReno,本文提出的改进方法使得HSUPA系统的吞吐量随误帧率的升高而剧烈的降低得到缓解，说明本文提出的方法能减弱无线环境中TCP慢启动机制带来的性能下降。
　仿真内容改为更一般的情形：设背景噪声为定值，每个用户以3 km/h的速度运动，当用户数增多的情况下，比较本文提出的方法和TCP NewReno之间的性能结果如图5所示。

因为用户所受的干扰主要为TD-SCDMA系统内的同频干扰，所以当用户数增大时，同频干扰增大，终端通过增大发射功率来保证通信的信噪比大于门限值，这会加剧无线信道的恶化，导致吞吐量的降低。从图5中可以看到，每个小区的用户数为4时，本文提出的方法能提高大约12%的系统吞吐量，当用户数为5时，因为TD-SCDMA系统的物理信道数有限，所以在遇到可能发生超时之前，可能会出现由于物理资源的限制而使得本文提出的方法不能很好地执行。不过在配合更好的动态信道分配算法的条件下，本文提出的方法将能提升更好的效果。
本文分析了TD-HSUPA系统网络的结构，并且提出了一种适应TD-HSUPA网络的拥塞控制方法，通过RNC解析该TCP连接中UE与服务器之间的数据包和反馈包，经过计算能分析UE的TCP状态，在UE可能出现超时之前，及时扩大UE的传输带宽和提高UE调度优先级，使UE能更快地重传数据，从而有效地防止因无线空口环境变差所导致的TCP慢启动。经仿真表明，对于复杂多变的无线环境，本方法能有效保证TD-HSUPA数据传输的稳定性，保持良好的数据传输效率。
参考文献
[1] NADAS S, RACZ S. HSUPA transport network congestion control. EURASIP Journal on Wireless Communication and Networking. Volume 2009. Article ID 924096:1-10.
[2] CASETTI C, GERLA M. TCP westwood: bandwidth estimation for enhanced transport over wireless links. in Proc[C]. 7th ACM Annu. Int. Conf. Mobile Compute Networking, Rome, Italy,2001:287-297.
[3] 俞一帆，纪红. 针对无线上行链路的TCP跨层改进机制[J]. 电路与系统学报，2008，13(2):104-108.
[4] HSIEH H, KIM K, ZHU Y. A receiver-centric transport protocol for mobile hosts with heterogeneous wireless interfaces in Proc[C]. 9th ACM Annu. Int. Conf. Mobile Compute Networking, San Diego, 2003:1-15.
[5] SHI K, SHU Y. Receiver centric fuzzy logic congestion control for TCP throughput improvement over wireless networks. In Proc[C]. 6th International Conference on Fuzzy　Systems, 2009:146-150.
[6] 彭木根，王文博. TD-SCDMA系统上行链路接入控制机制[J].北京邮电大学学报，2006，29(1)：9-31.