56、利用前向纠错编码（FEC）增强TCP拥塞控制性能

利用前向纠错编码（FEC）增强TCP拥塞控制性能

1. FEC编码在传输层的应用

FEC（前向纠错）在本文中是指具有出色容错能力的擦除码。简单来说，一个 (n, k) 块FEC码会向k个数据单元添加 (n - k) 个冗余单元，这样就可以从任意k个单元中恢复出原始的k个数据单元。这意味着在传输过程中即使丢失了一些FEC编码包，接收方仍能从接收到的剩余包中解码并恢复原始数据包。

为了用FEC来补充TCP拥塞控制，我们提议在传输层对数据包（或TCP段）进行编码。这样，即使由于短期拥塞丢失了一些数据包，接收方也能恢复数据。FEC可以减少重传次数，从而在丢包阶段提高TCP的有效吞吐量。减少重传还能降低从丢包中恢复所产生的延迟，使TCP流能够迅速恢复到丢包前的吞吐量和有效吞吐量水平。

(n, k) FEC块码的性能取决于两个关键参数：
- 码率 n/k
- 块大小 n

这两个参数的选择会显著影响传输协议的有效吞吐量和延迟特性。FEC编码的容错程度与码率成正比，但较高的码率也意味着更高的编码开销。因此，在容错程度和编码开销之间存在权衡。固定码率显然不是最优的，因为即使在无丢包的情况下它也会消耗带宽，降低有效吞吐量；而且当丢包率超过码率提供的容错程度时，固定码率就毫无用处了。

我们需要一个能够适应网络条件变化的码率。自适应码率只在丢包情况下提供容错能力（更具体地说，根据丢包统计估计提供足够的FEC），从而减少带宽浪费。因此，传输协议必须能够估计网络丢包情况，并确定FEC码所需的容错程度。合适的码率与平均丢包率和丢包率偏差之和成反比，这样能以高概率解码任何块而无需额外重传，为预期有效吞吐量提供下限，保证最低性能。

块