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基于无线网络的多路径TCP性能的计量研究摘要随着移动设备的普及和蜂窝技术的广泛应用，人们对于混合网络有着广泛的兴趣，并对其如何实现鲁棒性和良好的性能进行了研究。由于大多数智能手机和移动设备都配备了双接口（WiFi和3G / 4G），一个有效的路径是通过使用多径TCP，它利用路径的多样性来提高性能和提供可靠的数据传输。在本文中，我们探讨在自然环境中多径TCP的性能，专注简单的2径多径TCP情景。我们试图回答以下问题：用户从蜂窝网络和WiFi中单独使用任意一个接口利用多径TCP能获得多少利益？流量大小对平均延迟的影响是什么？速率/路径控制算法对性能的影响是什么？我们特别感兴趣的是当路径特征（例如，往返时间和损失率）不同时，将对应用程序级性能产生什么影响。为了解决这些问题，我们对美国的一个商业互联网服务供应商和三个移动运营商进行了测量研究。关键字：多径TCP MPTCP 拥挤控制 测量值 无线 蜂窝网络 LTE 3G CDMA1、简介很多用户的移动设备可以通过WiFi和蜂窝网络访问互联网。通常情况下，这些用户一次只是用一种技术：当使用WiFi时，就不会使用其他蜂窝网络。研究还集中在蜂窝网络和WiFi之间的切换机制的发展，作为后者的质量的提高和降低。这导致服务质量随着时间的推移而发生很大变化。由于数据下载（例如，网络对象，视频流等）在移动环境中占主导地位，这可能导致高度可变的下载延迟。在本文中，我们探讨了一个很有发展前途的应用，多径速率/路由控制，作为一种机制，通过减少可变的下载延迟来提供鲁棒性机制。多径速率/路由控制第一次被Kelly[ 17 ] 和Key[18]提出，并显示多径速率/路径控制怎样在网络中提供负载平衡。Han[19] 等和Kelly、Voice[16] 研制出理论基础的控制器已被改编成多径TCP（MPTCP）[ 8 ]，并且目前正在由IETF标准化。通过理论和实践两个方面的大量研究，着重于得出MPTCP长寿命流带来的好处。这些研究导致了在控制器[ 14,19,32 ]上的许多变化，所有都是为了在公平约束条件下提供更好的公平性和更好的吞吐量。然而，到目前为止，这些研究都忽略了多径对有限持续时间流的影响。众所周知，大部分网络下载的对象大小不超过1MB，尽管这尾部的大小分布是较大的。此外，由于在线视频移动设备的日益普及，虽然它通常被认为是一个单一的大对象的下载，但他通常由较小的数据下载（500KB-4MB）序列组成。因此，重要的是要了解像这样的程序如何使用MPTCP获得最大利益。在本文中，我们探讨如何在自然环境中用普通的无线环境实现MPTCP，即同时使用WiFi和蜂窝网。我们规定一个时间、空间和下载大小的范围。我们利用三种不同的移动运营商（两个4G系统，一个3G CDMA）和一个WiFi提供商，来覆盖范围广泛的网络特性的宽带，丢包和往返时间。评估如何有效MPTCP运转，我们报告不仅有多径结果，而且还有独立使用单径WiFi和单径蜂窝网络的结果。我们报告标准的网络指标（下载时间，RTT，损失）和MPTCP的特性一样(例如，发送一个共享的网络路径，数据包重新排序延迟)。我们还测试了几个可能最优的多径，例如同样的SYNs，不同的拥塞控制器，并使用较大数量的路径。本文作出以下贡献：我们发现在一个广泛的网络环境中MPTCP在实现性能方面是健壮的，至少接近最佳的单一路径。对于大的传输，性能优于最好的单径，除了在与蜂窝网络差的情况下。下载大小对于如何MPTCP执行是一个关键因素，因为它决定是否一个子流程能够获得慢启动。这也影响了MPTCP怎样才能快速的建立和利用第二路径。对于小的传输（即小于64 KB），在典型的WiFi环境中，性能由最佳路径的往返时间决定。在这些情况下，流量决不能离开慢启动并被RTT限制。对于较大的传输，在LTE的情况下，随着下载大小的增加，在利用MPTCP路径的同时显著改善了下载时间，尽管不同路径的特点不同。蜂窝网络的往返时间是非常大的并且表现出较大的变换性，由于不同路径的乱序分段的重新排序，导致显著的额外延迟。这在我们的3G网络测试中是特别明显的。这影响着MPTCP怎样才能很好地支持多媒体应用例如视频。使用多个流可以提高下载的性能。对于小的传输来说是因为流越多使用慢启动的机会就越多。对于大的传输，这是由于在利用一个更有效的方式来利用可用的网络带宽。同时连接多个流，但不连续，就只能很小的提高传输性能，这就是往返时间最敏感的。不同的拥塞控制器对小文件传输的性能不产生显着的影响。对于大文件的传输，我们发现默认MPTCP拥塞控制器（耦合[ 24 ]）不能像它的选择一样被执行，块状的[ 19 ]。本文的其余部分组织如下：第2节提供了一些蜂窝网络和MPTCP的背景。第3节我们描述我们的实验方法。第4节概述我们的研究结果。第5节详