TCP in MANETs - challenges and solutions

Abstract

Mobile Ad hoc NETworks (MANETs) have gained significant popularity through the last decade, not least due to the emergence of low cost technology and the pervasiveness of the IP protocol stack. The FFI-project 1175, ”Gjennomg°aende kommunikasjon for operative enheter”, is chartered with researching MANETs for use by the Norwegian operational military forces. Self-organizing and self-healing wireless multihop networks, MANETs are aimed at supporting tactical domain communications with a high grade of mobility. These networks will interconnect with other networks in the Networking and Information Infrastructure (NII) using IP as the common connecting protocol. The Transmission Control Protocol (TCP) is ”the protocol that saved the Internet”, most importantly because of its congestion control mechanism. It is a vital building stone in IP-based networks, but it faces serious challenges when used in MANETs, since MANETs are challenged with interference and high grade of mobility, from which wired networks are spared. Thus, to employ MANETs interconnected in the defense communication infrastructure, it is important to study the problems and the current state of the art of TCP in MANETs. This report is aimed at introducing readers to the TCP protocol, describing the challenges that TCP faces in MANETs, and give an overview of ongoing research to adapt TCP to MANETs.

Interessen for Mobile ad hoc nettverk (MANET) har økt betraktelig det siste ti°aret, ikke minst p°a grunn av fremveksten av lavkost-teknologi og den store utbredelsen av IP-protokollstakken. FFI-prosjekt 1175, ”Gjennomg°aende kommunikasjon for operative enheter”, har i oppdrag °a gjøre forskning p°a MANET for bruk av Norges operative militære styrker. MANET, selvorganiserende og selvhelende tr°adløse multihopp nettverk, er rettet mot °a støtte kommunikasjon i det taktiske domenet med en høy grad av mobilitet. Disse nettverkene vil være koblet sammen med andre nettverk i NII med bruk av IP som felles kommunikasjonsprotokoll. TCP er kjent som ”protokollen som reddet Internett”, spesielt p°a grunn av dens mekanisme for metningskontroll. Den er en viktig byggestein i IP-baserte nettverk, men den st°ar overfor alvorlige utfordringer n°ar den brukes i MANET, ettersom MANET har utfordringer med forstyrrelser og høy grad av mobilitet, som kablede nettverk er spart for. Derfor, for °a benytte MANET som en integrert del av Forsvarets kommunikasjonsinfrastruktur, er det viktig °a studere utfordringene TCP har i MANET, og hva som er state-of-the-art p°a TCP for bruk i MANET. Denne rapporten har som m°al °a gi lesere en introduksjon til TCP protokollen, °a beskrive de utfordringene som TCP st°ar overfor i MANET og gi en oversikt over p°ag°aende forskning for °a tilpasse TCP til MANET.