802.11 MAC 不公平如何影响 TCP 性能？

Question

影响 802.11 ad hoc 网络中 TCP 性能的主要因素之一是 MAC 中的不公平性。谁能帮我解释一下这种“不公平”是什么意思？

Answer 1

在自组织网络中，您通常会尝试进行多跳路由。 802.11 CSMA/CA 在这些情况下会表现出“暴露终端问题”。考虑一个线性拓扑

    ... A <---> T <---> B ...

A 和 B 不在 CSMA 范围内。假设 T 已经在向 A 传输一个数据流。现在假设一个 TCP 流开始通过 B 路由。因为 B CSMA 与 A，它本质上将被锁定在通道之外。通过 B 路由的 TCP 连接最终会超时。

另一种可能是“隐藏终端问题”。考虑拓扑

     A ---> X <--- B

A 和 B 不能 CSMA。假设 A 和 B 各自尝试向 X 发送 TCP 流。由于它们不能相互 CSMA，都赢得了各自的通道竞争轮并进行传输，只是它们的帧在 X 处发生冲突。这可以通过 RTS 在一定程度上解决/CTS。但一般来说，无线环境中 TCP 性能不佳的原因与 TCP 使用丢弃的数据包作为拥塞信号这一事实有关，即 TCP 源将切断其窗口，从而降低其吞吐量。在无线网络中，丢弃的数据包可能是由于任何数量的瞬态事件（例如，冲突、干扰）。 TCP 源将这些丢包误解为拥塞信号，并将限制其发送速率并充分利用通道。

另一个可能出现的问题是由于“捕获效应”。再次考虑

    A ----> X <-------------B

A 和 B 都在 X 范围内，但 B 距离较远，因此在 X 处接收到的信号强度较低。​​同样，A 和 B 不能 CSMA。在这种情况下，X 可能会“捕获”更强的发射机 A，即它的无线电将解码 A 的帧，但将 B 视为噪声（即使在没有 A 的情况下，X 也会继续解码 B 的帧）。如果双方都试图通过 X 路由 TCP 流，这将为 A 设置不公平的优势。

802.11 的 DCF 也有利于频道竞争回合的最后获胜者。因此，这为长期的批量 TCP 传输提供了一点优势。

请注意，所有这些问题都会影响所有传输协议，而不仅仅是 TCP。只是 TCP 的设计方式使其对这些场景的反应特别差。