沙特国王大学学报：U-NewReno传输控制协议改善水下无线传感器网络

沙特国王大学学报U-NewReno传输控制协议改善水下无线传感器网络Hajar Bennouria，摩洛哥拉巴特穆罕默德五世大学拉巴特IT中心ENSIAS智能系统实验室（SSL）bAthos-France，格勒诺布尔，法国阿提奇莱因福奥文章历史记录：2020年12月1日收到2021年8月2日修订2021年8月2日接受2021年8月11日在线提供保留字：水下无线传感器网络TCPTCP New RenoRTT拥堵窗口U-NewRenoA B S T R A C T水下无线传感器网络（UWSNs）在不同应用领域的进展使这一环境对研究人员和工业界更具吸引力在这种环境中的通信面临着特殊的挑战，因为其数据传输在带宽使用方面受到限制，周围噪声的存在以及声学传播的长延迟设计一种适合于水下环境的自适应传输控制协议（TCP）具有重要意义在这项工作中，我们提出了U-新雷诺一个传输控制协议，适用于海洋环境，其中我们考虑的拥塞窗口的最大大小和往返时间（RTT）的到期适应。U-New Reno可以实现关于数据包的重传率和所传递的数据包数量的演变的非常显著的改进。这两个指标的性能密切观察标准的新雷诺和我们提出的U-新雷诺之间的模拟结果的比较。版权所有©2021作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍近年来，水下监测一直是研究人员最感兴趣的课题之一，特别是在我们的世界经历自然灾害的情况下，因为地球表面的很大一部分是水生环境。探索这种环境已成为一种必然。研究人员和工业界正在动员起来，在各种领域实施数据收集应用，如辅助导航、污染监测和灾害保护，同时不忘记军事应用。水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network，UWSNs）的应用通常是由多个无线传感器组成的一组网络。这些传感器可以是移动的或固定的，这取决于所研究的应用的具体特征。这种类型的网络是专门致力于帮助在所有的地方是困难的探索人类。*通讯作者地址：ENSIAS，Avenue des Nations Unies，Rabat 10000，Morocco。电子邮件地址：hajar_bennouri@um5.ac.ma（H. Bennouri）。沙特国王大学负责同行审查在（Felemban，2013）E. Felemban声称，几种类型的传感器适用于每个应用的特定目的（温度，压力，噪声和图像），用于提取所需的信息，并将此信息传输到基站。在水下通信中，通信频带宽度和数据传输速率通常都比较低为了从水下传感器收集数据，然后使用RF信号将其传输到控制站，对浮动网关的使用需求很大（Murad等人， 2015年）。 与地面无线传感器网络（TWSNs）中使用的RF信号相比，声学信号在UWSNs中具有更长的传播延迟，这导致比TWSNs中已经存在的更大的困难（Liu等人， 2018年）。由于水下网络的特殊性，其实现在建立良好的通信信道方面遇到了一些困难 这些是其低带宽容量、移动传感器节点（Goyal等人，2019年）。这些增加了高错误概率、高传播延迟、结垢、腐蚀、高误码率和有限电池功率的存在除了许多连接中断（Peach和Yarali，2013年）。相比之下，自主水下航行器用于确保传感器节点之间的一致通信，这要归功于它们的移动性和自我配置、收集信息并将其发送到控制站的能力，从而降低了能量消耗并增加了网络寿命。https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2021.08.0061319-1578/©2021作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。制作和主办：Elsevier可在ScienceDirect上获得目录列表沙特国王大学学报杂志首页：www.sciencedirect.comH. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5747由于超无线传感器网络和双无线传感器网络一样，拥塞是由数据包碰撞、传输信道冲突、数据缓冲区溢出等多种因素引起的，因此对超无线传感器网络拥塞的研究变得越来越重要节点、传输速率、多对一数据传输方案和动态时变传输信道。在这种环境中的通信是非常敏感的干扰，这使得使用正常的传输协议难以采用。拥塞显著地影响服务质量（QoS）参数，诸如无线节点中的分组递送速率（PDR）、分组丢失、重复分组、端到端延迟和功耗（Yang等人， 2018年）。有效的拥塞避免是衡量UWSNs性能的重要指标TWSNs拥塞变体不适合这种环境，迫使研究人员尝试适应这些协议或实现专门用于这种类型的环境的新变体。传输协议的第4层保证分组的可靠传递，同时保持这些分组的顺序，对于使用IP服务的所有网络应用，都是端到端的、面向连接的传输（Tian等人，2005年）。这意味着确保连接建立，其中TCP使用如图1所解释的“三方协商”机制，并关闭如图1所示的TCP连接。二、拥塞控制的主要作用是调整发送端节点的数据传输窗口，以避免接收端以及中间节点的缓存溢出。为此，在TCP算法中使用拥塞窗口（CWND）变量来控制拥塞窗口。拥塞控制描述了可以注入到网络中而不会导致拥塞的多个所考虑的段。的挑战是以利用中间节点中的可用空间，因为它们不参与TCP层并且TCP ACK帧不能被调整。为了克服这个问题，TCP考虑当重传定时器到期时网络的拥塞Fig. 1.三次握手机制。图二. 关闭TCP连接。然后，TCP尝试使用慢启动算法和拥塞避免来调整拥塞窗口，如图所示。3.第三章。当前的TCP对于这些默认参数是远远没有用的，因为其机制使用基于通过使端到端延迟值加倍来估计从源到目的地的RTT的窗口（Akyildiz等人， 2005年）。这会在遇到RTT值的各种变化时影响窗口机制，因此，它阻止了精确的值来确定其到期时间（Bennouri和Berqia，2018）。当使用基于速率的传输协议时，出现相同的挑战，因为它们采用对由目的地返回的消息的控制，以便能够在存在丢失分组的情况下适应和降低传输速率在地面网络中，使用不同类型的TCP需要降低传输速率，以减少多个数据包丢失时网络上的数据包数量。大多数情况下，这被认为是由拥塞引起的。相反，在UWSNs中，除了由于拥塞而丢失的分组之外，还存在由于信道的劣化而丢失的分组如果要确保吞吐量效率，则有必要避免使用标准TCP对丢失的反应，同时减少注入网络的数据包。无线信道质量差是造成超无线传感器网络丢包、传感器失效和网络拥塞的主要原因因此，有必要找到解决方案来克服这些问题，以保证良好的网络通信，特别是在海洋环境中。为了开始研究水生环境中的数据传输，使用Aqua-sim模拟器（Xie，et al.，2009年）。这些模拟的结果表明，只有TCP Vegas（Brakmo等人，1994年），它使用了雷诺的主动方法与修改的慢启动和TCP新雷诺能够得到令人满意的结果。因此，在（Bennouri和Berqia，2020）中所做的工作集中于研究H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5748图3.第三章。 TCP慢启动和拥塞避免状态（Abed等人， 2011年）。这两个TCP变体; Vegas和New Reno，以确定海洋环境中最合适的协议。他们还研究了它们在两种不同路由协议下的行为。仿真结果表明，New Reno TCP的性能优于Vegas。此外，两种TCP采用目的地顺序距离矢量（DSDV）（Guoyou，2002）路由协议的性能比采用按需距离矢量（AODV）（Perkins和Royer，1999）路由协议的性能更好。NewReno TCP 是 基于 RFC 3782 （ Floyd 等 人， 2004 年 ） 。NewReno包括许多修改，特别是添加了快速恢复机制。NewReno中的更改解决了数据窗口中出现多个丢失数据包时的超时问题，此外还为每个RTT返回单个数据包。NewReno TCP拥塞窗口如图所示。四、对于每个RTT，拥塞窗口被复制，直到每当段丢失时它达到SSTHRESH的值。TCP NewReno中的快速恢复阶段通过其增强的重传过程来识别，该过程允许在数据窗口中恢复多个数据包丢失。如果多个数据包丢失，则会出现部分ACK，因此部分ACK在快速恢复开始时不会识别所有待处理的数据包（发送方快速离开恢复状态）。此外，发送方必须等到丢失数据包重传之前的等待期结束。慢启动状态是一种允许您（以指数方式）增加源流量的机制。慢启动阶段以通过使接收缓冲器饱和来生成或重传丢失的分组而结束。一旦检测到第一个丢失，源切换到拥塞避免模式，以平滑地增加其流量。快速 重传状 态的 特征在 于重传 丢失的 数据 包，并 将最 大值（Flight-Size/2，2）分配给慢启动阈值（SSTHRESH），其中FlightSize是传输的未确认数据段的数量见图4。 TCP NewReno的拥塞窗口（Abed等人， 2011年）。H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5749已经. 因此，SSTHRESH将增加到加3*SMSS（最大分段大小），并将被分配给拥塞窗口（CWND），然后发送方进入快速恢复状态在接收到几个重复的ACK（通常是三个）之后，发送器推断已经有丢失，并进入快速恢复阶段，在该阶段，NewReno重发最后一个未确认的段，将SSTHRESH设置为拥塞窗口大小的一半并且还将其CWND减少一半。在确定了水下传感器网络中数据传输的最有效TCP协议后。在这种环境中适应和改进该协议一直是我们工作的目标（Bennouri等人，2018; Bennouri等人， 2019年）。 我们已经证明了分别改变这个传统 的 TCP 新 雷 诺 协 议 的 两 个 参 数 的 有 效 性 。 在 第 一 项 工 作 中（Bennouri等人， 2018），我们改变CWND参数，以提高TCP newreno 在 水 声 传 输 中 的 性 能 。 在 第 二 项 工 作 中 （ Bennouri 等 人 ，2019），我们设法调整RTT参数的初始值以获得更好的性能。遵循这种方法，同时考虑这两个参数的变化。在这项工作中，我们提出了一种算法，定义了一个新的TCP适应这种环境命名为水下新雷诺TCP（U-NewReno TCP）。我们提出的协议能够监控拥塞窗口的最大大小，同时调整RTT等待时间，以提高UWSN的传输性能为了验证我们的方法，已经使用基于NS 2的Aqua-sim模拟器工具进行了模拟，具有不同的场景以测量几个度量（Xie等人，2009; Zhu等人， 2013年）的报告。我们表明，TCP NewReno性能的相关改进是可能的，在水下环境中。本文的其余部分如下：第2节介绍了相关的工作，第3节详细介绍了适合于潜艇环境的TCP U-NewReno协议解决方案我们涵盖了一般设计，指标和模拟设置的性能研究。第4给出了模拟结果及其分析。第5包含结论和一些未来的工作方向。2. 相关工作本文介绍了TCP协议在常规双无线传感器网络和海底网络中的改进工作。（Akyildiz等人，2001; Casetti等人， 2002）提出了长延迟TCP的不同变体，其考虑了表征UWSN的一些问题，即高误码率、拥塞丢失和链路错误的检测以及长传播延迟。TCP的这些不同变体已经证明了它们相对于传统有线协议的性能优势。但在水下通信中，由于能量消耗大，仍存在一定的不足.当节点之间的距离增加时，它们的吞吐量下降变得很重要。在（Domingo，2013）中提出了一种用于UWSN的生物启发拥塞控制协议，该协议基于海洋群落终止浮游植物水华并使系统恢复到元素之间平衡的能力。该算法有助于区分拥塞引起的丢包和与高链路错误率相关的丢包，避免流的星形化，保证流的公平性此外，水下传播对丢包的信道影响被捕获，并检测阴影区。即使在信道衰落的情况下，来自不同节点的流在接收器处的吞吐量也得到提高。Urke（2011）使用模拟工具在卫星通信上的多跳架构中调整TCP Hybla窗口的最大大小的机制。并与标准的TCP NewReno进行了比较。第一种机制使用了一个网络，其中包括几个固定的节点间隔70米，并与150 kbps的带宽，以评估的影响，通过TCP Hybla的跳数比较结果表明，在2-5跳的情况下因此，为了减少缓冲区溢出，必须选择合适的RTT 0值。至于第二种机制，它涉及的发送窗口的最大限制方面的适应，结果表明，TCP NewReno给出了更显着的改进，无论在模拟中使用的数据包大小比改进的TCP Hybla在陆地环境下无线传感器网络的多跳通信的情况下，Giancoli E。还有所有的一切存在于（Giancoli等， 2008）一种名为协作传输控制协议（CTCP）的传输协议，其解决了由于缓冲区溢出而导致的被拒绝分组的问题，从而恢复它们。该协议的机制最初基于仅使用2个节点来按照与两跳确认（2 H-ACK）可靠性模型中相同的数据分组另一方面，CTCP从2 H-ACK协议的机制出发，在每次收到双ACK后，在发送端缓冲器中使用段擦除技术，从而提供了更高的可靠性。在这项研究中提出的结果揭示了改进，同时实施成功接收的数据包的分数和能源消耗方面的两个解决方案。为了确保由UWSN的表面上的新兴源节点向目的地节点传输的数据的可靠性，在（Ayaz等人，2012）使用逐跳确认方法（HbH-ACK）和2 H-ACK方法。这指定了数据包的确切大小，以确保数据包传输时的更高可靠性该协议的新颖之处在于，在只涉及3个节点来保证数据包传输的同时，保留2个节点作为传输数据段的备份，以防止意外丢失仿真结果解释了考虑两跳ACK的最佳分组大小、吞吐量和分组错误模型在（Bennouri等人，2018）作者对TCP New Reno的行为进行了初步研究，以证明最大窗口的控制可以提高TCP New Reno在水下环境中的性能，并进行了不同场景的仿真以验证他们的 方法。Albuquerque等人在（Albuquerque et al.，2001），用于使用TCP Reno的流量的单个连接。在这项工作中，几个场景进行了研究，以分析的影响时，连接的损失占主导地位的更多，当拥塞是最占主导地位的连接。此外，还研究了端到端时延度量。他们通过使用NS-2工具（网络模拟器）进行许多模拟来支持他们的研究3. 拟议的方案和性能评估3.1. U-New-Reno的实施所提出的TCP U-NewReno用于改善UWSN中的TCP性能是基于调整一些TCP机制的参数。这些机制可以在这样的网络中使用。目标机制涉及拥塞控制和重传定时器的计算。这两个机制对我们来说似乎很重要，因为它们解决了重大挑战，H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5750←←←←←8><这一技术带来的好处。考虑到UWSNs具有高的分组丢失率，我们意识到有必要允许协议更好地处理慢启动和拥塞避免阶段之间的过渡，以避免在成功分组传递的情况下发送窗口的快速增长。这可能是数据包丢失的一个重要来源。对于所使用的第二种机制也是如此，其允许更好地估计RTT超时，从而减轻网络出现滥用的重传超时（RTO），其直接后果是重传以及因此传感器上的能量负载。虽然，为了确定UWSN中使用的数据包的最佳大小，它包括几个模拟，这使我们能够：● 控制拥塞窗口的上限：通过调整从慢启动和拥塞避免模式的适当转换来更好地管理流量控制。地面无线传感器网络中默认的TCP拥塞控制机制在Window_forUWSN环境下是不合适的。TCP在慢启动阶段的行为是非常重要的，特别是在UWSN通信中，信道的特性是至关重要的。发送窗口呈指数级增长，这可能会很快导致窗口大小变大。因此，这种大尺寸的CWND将导致多个段被同时注入到网络中，并且因此导致对带宽的更大需求。因此，这将增加分组丢失的概率，由于有限的带宽在UWSN。在拥塞避免阶段，我们注意到增加发送窗口的灵活性，每个RTT增加1事实上，通过欺诈-作者在（Allman等人，2009），以避免网络因不适当大小的数据突发而拥塞。有了这个建议，我们可以推导出对应于每个IW的数据包大小。- 当IW = 2 * SMSS时，packetSize_ = 2500字节对应于SMSS >2190字节，- 当IW = 3 * SMSS时， packetSize_ = 1500字节对应于1095字节SMSS- 当IW = 4 * SMSS时， packetSize_ = 1000字节对应于SMSS另 一 方 面 ， 我 们 采 取 了 谨 慎 的 态 度 来 确 定 “window_” 和“rtxcur_init”将采用的值。因此，这些参数的变化将以从1到20的增量步长1进行这些递增值旨在跟踪TCP改进异常的整数值图 5描述了为实现新协议而调整TCP参数的仿真流程图。该流程图是为了简化使用Aqua-Sim模拟器工具的Algo- rithm.1的实现而建立的，以便调整U-NewRenoTCP参数并呈现模拟结果。在潜艇词汇中，对于声学信号，根据所使用的Aqua-sim水下模拟器工具（Zhu等人， 2013年）的报告。这些参数位于~/aquasim/ns-2.30 /tcl/lib/ ns-default.tcl文件中。此外，RTT超时算法由TCP类（~/aquasim/ ns-2.30/tcp/tcp.cc ） 中 包 含 的 方 法 “TcpAgent ： ：rtt_timeout（）”定义拖钓发送窗口大小的最大限制，这将 允 许 TCP 以 合 理 的 发 送 窗 口 发 展 。 通 过 这 种 方 式 ， 由SSTTHRESH交叉引起的两相之间的过渡将迅速发生这使得TCP在拥塞避免模式下运行。因此，这将允许发送窗口递增1。为了防止在一个大的发送窗口中可能丢失的多个数据包的重传，因此这将允许TCP合理地使用信道的带宽。查找用于初始化RTT的“rtxcur_init”的适当值最小化限制性RTT超时并固定其适当的初始值。UWSNS是众所周知的，其长和可变的信道特性有关的传播延迟，我们没有信心，dence的默认RTT超时的值是适当的UWSN。我们的目标是避免重传超时（RTO）过早发生，这将导致重传。通过使适当的RTT超时适应UWSN通信并调整参数"rtxcur_init避免限制性RTO的发生将简单地导致分组重传的减少。算法1：调整TCP参数1：for i=1;20>do 2：window_i3：对于j=1;20>do4：rtxcur_init j5：如果SMSS>2190并且IW=2*SMSS，则6：packetSize_25007：否则，如果SMSS=2190且SMSS>1095且IW=3*SMSS，则8：packetSize_15009：否则，如果SMSS =1095并且IW=4*SMSS，则10：packetSize_100011：如果结束12：结束13：结束3.2. 仿真工具我们使用Aqua-sim（Zhu例如， （2013）A仿真工具这是基于在NS2上模拟和评估我们提出的TCP U-NewReno。使用Aqua-sim的优点在于存在一个IW¼2× SMSS字节;2190字节SMSS ≤ 2段，最大值为3× SMSS字节;1095字节SMSS≤2190字节，最大值为3段<<ð1Þ>：4×SMSSbytes;SMSS≤1095bytes最大值为4个分段为了实现我们提出的解决方案，我们使用Eq。（1）其确定与发射机段（SMSS）的最大大小相关的初始窗口（IW）的值（Allman等人，2009年）。这些参数值的选择模拟包，它与CMU无线包并行工作，支持NS2，并允许无线包的独立性。 目前，Aqua-sim由4个文件组成：●H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5751图五、调整TCP参数的仿真流程图表1无线传感器网络和超无线传感器网络中TCP参数的命名。无线传感器网络SMSS packetSize_rtxcur_init rtxcur_init初始窗口windowInit_拥塞窗口的上界Window_● 水下公共;● 水下Mac● 水下路由;● 水下tclAqua-Sim具有与NS 2相同的面向对象结构。此外，网络实现也由C++类以及NS2完成（Zhu等人， 2013年）的报告。3.3. 仿真参数及总体设计图6示出了用于测试U-NewReno TCP的实现的架构。水下建筑模拟2000 mx 2000 m的水生环境。一百个传感器被放置在这个环境中，并已被配置为将TCP数据包路由到中心，其中有1个汇节点（潜艇）用于收集所有数据。所有传感器的初始值均为10 kJH. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5752见图6。 网络的总体设计在每个场景的模拟开始时，假设所有节点都处于相同的高度并放置在相同的方向上。为了访问通道，我们使用Aqua-sim模拟器中的预定义协议，并且对于物理层，我们使用UnderwaterPhy模块。作为路由协议，我们使用DSDV（国友，2002）。为了证明我们的改进，我们比较我们的协议U-NewReno与初始NewReno。我们使用三个场景;每个场景包含不同数量的TCP发送方节点：● 场景A，具有12个TCP发送方节点;● 场景B包含25个TCP发送方节点;● 场景C，TCP发送方的50个节点源在每个场景中分析了1000、2000和2500字节的三个数据包长度。模拟的执行时间是300秒。表2描述了一般模拟参数。表3描述了U-NewReno协议的模拟参数表2基本模拟参数的描述。参数值渠道水下渠道水下传播PHY水下PHY天线全向天线距离75米，84米频率25kHzMAC协议BroadcastMacMac bit rate 10 kbps MacPacketheadersize 0延迟25m s路由协议DSDVTCP代理发送方NewReno、U-NewRenoTCP代理接收器TCPSink表3U-NewReno TCP的模拟参数。参数值packetSize_2500、1500和1000字节windowInit_2（2500字节）、3（1500字节）、4（1000字节）window_从1到20，递增1rtxcur_init_从1到20，递增13.4. 性能度量为了评估我们的U-NewReno TCP的性能，我们重点关注两个指标：3.5. 分组投递此参数有助于我们跟踪对传输数据所做的更改的影响;通过监控接收到的分段数。发送的数据包越多，TCP的性能就越好。3.6. 重传比率这是潜艇通信中一个非常重要的指标，因为它告诉我们一个段被接收的次数。它提供了海洋环境中主要问题之一的能量损失信息。该值应尽可能低。在模拟结果中，我们使用以下缩写来表示评估的指标：- Dup_of_Dup：接收器从传感器节点- rtx_ratio：它是给定分段被接收器接收的次数的平均值。- 已接收段：接收端从传感器节点- DP：“window_”或“rtxcur_init_”的默认参数H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报图8.第八条。TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 1500字节。57534. 结果和分析我们提出了在不同的情况下的模拟结果。对于每个场景，我们通过将参数"rtxcur_init“和最大窗口控制" Win- dow_“从0设置到20来估计延迟时间RTT在所有情况下，我们在2500、1500和1000字节之间改变数据包大小。4.1. 场景（A）的结果：12台发射机图图7 -9显示了使用TCP U-NewReno可以降低数据段的重传率。对于输送的节段数量，我们观察到图2中的2例病例中有利于U- NewReno的节段数量增加。7和9，而它仍然完好无损在图中所示的情况下，8.第八条。4.2. 情景（B）的结果：25台发射机在这种情况下，很明显，U- NewReno的性能超过了NewReno，特别是在接收的片段数量方面通过我们的TCP U-NewReno，我们有27个隔离区，如图10所示，当NewReno不传送任何片段时，接收到的片段。另一方面，在图11中，NewReno接收到16个分段，但在U-NewReno下，我们能够达到23个分段，并且重传率从4.4降低到3.9，仍然有利于U-NewReno。在图12中发现了相同的改进，其中对于U-NewReno具有8个以上的段和低重传率。4.3. 情景（C）的结果：50台发射机仿真显示出良好的性能，如图1和图2所示。 十三比十五图13示出了使用U-NewReno的非常显著数量的接收段，其中对于仅接收10个段的New Reno，仅2.5重传率领先于4.1重传率。在图14中，我们可以看到关于段的递送的增加的数量;对于NewReno为0，并且对于U-NewReno接收到22个分组，但是对于NewReno接收到22个分组，并且对于U-NewReno接收到22个分组。3.5作为重传率。另一方面，图15还示出了为U-NewReno交付22个段，而我们在使用NewReno时不接收任何段。图7.第一次会议。TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 2500字节。H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报图8.第八条。TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 1500字节。5754图9.第九条。TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 1000字节。图10个。TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 2500字节。H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5755图12个。TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 1000字节。图13岁TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 2500字节。图十四岁TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 1500字节。H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5756图十五岁TCP NewReno与TCP U-NewReno，SMSS = 1000字节。4.4. 总结和讨论综上所述，考虑到两个性能指标（数据包传输和重传率），TCPU-NewReno能够明显提高NewReno的性能。我们可以看到，在每个 场景 中 ， U-NewReno 的 结果 都 超过 了 NewReno 。 这 表明 U-NewReno能够很好地适应这种水生环境。因此，我们可以推断，我们还能够证明段的大小（SMSS），拥塞窗口的上限（CWND）和初始RTT的估计之间的关系。此外，可以注意到，源节点的数量影响从与12个源节点和25个源节点建立接收20个分组，而对于1000字节接收10个分组，即值因子为2。接收到23个分组，而对于1500字节的情况是7个，即值因子为3.3。接收到27个分组，而对于2500字节接收到10个分组，即值因子为2.7。如果我们观察50个源节点和25个源节点的情况，则没有注意到任何关系，并且它表明对于1500字节，接收到的包的数量从19减少到22，并且对于2500字节的情况，从23减少到27在1000字节的情况下，接收到的数据包数量的轻微改善是可见的，对于U-NewReno接收到22个数据包，而对于NewReno接收到20个数据包。最后，图16显示了与正常NewReno TCP相比，U-NewReno TCP在数据包交付和数据包重传率方面的最重要结果。下面是图17，我们提出的协议和我们以前的工作之间的性能比较（Bennouri等人，2018;Bennouri等人，2019）相对于每个场景，其中模拟结果清楚地说明了TCP行为的改善，这要归功于所选择的方法。具体对于最好的记录性能，U-NewReno已经达到图16.总结：U-NewReno v. NewReno相对于SMSS尺寸的性能。●●●H. Bennouri，A. Berqia和沙特国王大学学报5757图17. 性能增益相比，我们以前的两个作品。总体上改进了与最相关的分组递送，特别是在第二种情况下。因此，与大多数研究一样，当前工作的设计受到限制，可以在未来的研究中解决。我们注意到，仍然存在具有高重传率的相对大量这可以用两种情况来解释：- 在第一次接收到序列之前，目的地发送了几个- RTT估计仍然不是最佳的，从而发生几个RTO，这表明在水下通信中正确设置初始RTO的困难。我们假设重传超时（RTO）机制的重新适配可以遵循TCP Wave中使用的算法来实现（Abdelivery等人，2021），其中ACK时钟控制的滑动窗口被自调度突发替换。可以基于TCP Peach（Akyildiz等人，2001年，卫星通信。5. 结论在这篇文章中，我们提出了U-NewReno，传输通信协议，它使用一种算法来确定合适的值的拥塞窗口和RTT的最大大小，同时指定其初始化值，以提高传统的TCP NewReno在水下环境中的性能。因此，我们可以说TCP在UWSNs中的性能也受到源节点数量的影响仿真结果表明，对于这种拓扑结构，理想的源节点数为25个，相当于网络总节点数的四分之一在未来的工作中，我们希望研究在不同的传输阶段，不同的约束条件下的其他参数变化如何影响TCP U-New Reno在网络中的性能。称为环境。我们还计划在不同的实际应用中研究该协议的使用，并将其性能与TCP的其他变体进行比较。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。引用Abdeldahan，A.，Luglio，M.，Patriciello，N.，罗塞蒂角，Zampognaro，F.，2021年Linux上的TCPComput.网络184，107633。https://doi.org/10.1016/j.comnet.2020.107633网站。阿布蒂佐治亚州伊斯梅尔，M.，Jumari，K.，2011.标准TCP版本拥塞控制机制的性能综述。Aust. 基础应用科学杂志5（12），1345-1352。Akyildiz，F.，Morabito，G.，Palazzo，S.，皮奇，T.C.P. 2001.一种新的卫星IP网络拥塞控制方案。IEEE/ACM Trans.网络 9（3），307-321.Akyildiz，I.F.，Pompili，D.，Melodia，T.，2005年 水声传感器网络：研究挑战。特设网络3（3），257-279。阿尔伯克基，M.，金，J.H.，&罗伊，S。(2001，十月）。数据包大小对TCP- Reno在有损耗、拥塞链路上性能的影响。2001年，MILCOM Proceedings Communicationsfor Network-Centric Operations：Creating the Information Force（网络中心作战的通信：创建信息部队）。号01CH37277）（Vol.第1页。705-710）。美国电气与电子工程师协会。放大图片作者：Allman M，Paxson V，Blanton E.« TCP拥塞控制»，2009年。Ayaz， Muhammad ， Jung ， Low Tang ， Abdullah ， Azween ， Ahmad ，Iftikhar ，2012. 多跳水下传感器网络中使用数据包优化的可靠数据传输。 J. 沙 特 国王大学Comput. 告知。Sci. 24（1），41-48。Bennouri，H.，Berqia，A.，2018.水下无线传感器网络中TCP包大小和TCP连接数的影响。在：在：2018年计算和通信工程进展国际会议（ICACCE）IEEE，pp。 121比126Bennouri，H.，Berqia，A.，Patrick，N.K.，2019年。在海底通信网络中调整TCPNewReno的RTT超时J.Commun.14（12），1191-1197。https://doi.org/10.12720/jcm.14.12.1191-1197网站。Bennouri，H.，Berqia，A.A.，2020.评估水下无线传感器网络中不同TCP拥塞机制的 性能 。 Int. 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