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SCPS-TP协议中拥塞控制关键技术研究

发布时间:2017-05-22 17:06

  本文关键词:SCPS-TP协议中拥塞控制关键技术研究,由笔耕文化传播整理发布。


【摘要】:在互联网的迅速发展下,地面的通信系统已经基本全部采用TCP/IP协议簇,这样就可以支持各种复杂的应用要求,从而实现了地面通信协议的大一统。但是在缺乏统一标准的复杂任务的卫星系统之中,如果使用自主开发的通信协议的情况下,就不能很好地与地面网络应用相结合,必须采用网络间协议转化协议。SCPS协议在上世纪末提出,其研究的目的是兼容地面网络,同时可以支持可靠的高速率数据传输,支持并行任务多节点之间网络路由功能选择,并与地面具有良好互操作性等。SCPS协议解决了空间数据通信中存在的诸多问题,例如:信号强度低、信道的噪音强、传输延时久、带宽与时延积大并且链路容易中断等问题。SCPS协议解决了许多传统TCP在空间网络传输中所遇到的问题,因此广泛的应用在了空间通信网络之中。本文首先总结了各国在SCPS-TP协议的应用以及改进方面所做出的工作。然后对SCPS-TP协议对TCP相关控制算法的改进进行了详尽描述。通过NS2模拟仿真,指出了Vegas协议中包突发现象以及过早进入拥塞避免阶段对于传输性能的影响,在拥塞避免这一阶段,Vegas拥塞窗口增长呈线性,在带宽利用率上性能低下。为解决上述问题,本文第三章基于Vegas算法进行了两方面的改进:针对慢启动阶段包突发现象,使得Vegas算法过早结束慢启动阶段,本节算法采用了每个RTT增加一半cwnd的策略。针对拥塞避免阶段,窗口增长速度不能尽快充分利用带宽,本节算法采用了自适应的窗口增长策略。通过NS2的对比仿真实验,可以看出,在短时间内,改进后的Vegas算法吞吐量要明显高于传统Vegas算法。第四章,针对慢启动阶段Vegas协议在慢启动阶段不能有效利用带宽,参照TCP Westwood算法,采用带宽估计算法有效利用带宽。针对Vegas不能分辨链路拥塞还是路由改变,采用了路径监视的策略。更加精准地反映了网络状态,提高了卫星资源利用率。实验结果表明,新的拥塞控制策略无论是在拥塞窗口增长率还是在吞吐率上都高于原始的Vegas算法。本文最后设计实现了一个基于IP over CCSDS增强代理系统。在地面、卫星网络终端使用传统的TCP技术,在空间链路中使用改进的Vegas算法,在面对高延迟、高误码的环境中,表现出来了更好的性能。
【关键词】:CCSDS SCPS-TP Vegas算法 拥塞控制
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP393.06
【目录】:
  • 摘要5-6
  • abstract6-10
  • 第一章 绪论10-14
  • 1.1 本文研究背景与意义10-11
  • 1.2 国内外研究现状11-13
  • 1.3 本文研究内容13-14
  • 第二章 SCPS-TP协议拥塞控制算法分析14-26
  • 2.1 TCP协议拥塞控制概述14-16
  • 2.1.1 慢启动和拥塞避免15-16
  • 2.1.2 快速重传和快速恢复16
  • 2.2 SCPS-TP对于TCP协议改进16-22
  • 2.2.1 数据丢失的改进18-19
  • 2.2.2 网络拥塞的识别和处理19-20
  • 2.2.3 链路中断20-21
  • 2.2.4 误码识别与处理21
  • 2.2.5 针对长往返延迟的改进21-22
  • 2.3 目前基于SCPS-TP的改进策略22-25
  • 2.4 本章小结25-26
  • 第三章 对Vegas拥塞控制算法改进26-43
  • 3.1 TCP Vegas拥塞控制算法概述26-27
  • 3.2 对Vegas协议的改进27-33
  • 3.2.1 慢启动阶段改进27-29
  • 3.2.2 拥塞避免阶段改进29-33
  • 3.3 NS2模拟方案设计33-34
  • 3.3.1 NS2介绍33-34
  • 3.3.2 具体实验步骤34
  • 3.4 仿真结果与分析34-42
  • 3.4.1 NS2拓扑结构及代码修改34-39
  • 3.4.2 NS2仿真结果与分析39-42
  • 3.5 本章小结42-43
  • 第四章 基于动态带宽估计拥塞算法改进43-56
  • 4.1 卫星网络中TCP-vegas算法中存在的问题43-45
  • 4.1.1 Vegas慢启动阶段不能有效利用带宽43-44
  • 4.1.2 Vegas算法不能区分链路拥塞还是路由改变44-45
  • 4.2 基于带宽估计的慢启动算法改进45-47
  • 4.3 基于路径监视的Base RTT更新算法47-49
  • 4.4 仿真结果与分析49-55
  • 4.4.1 代码编写49-52
  • 4.4.2 运行结果分析52-55
  • 4.5 本章小结55-56
  • 第五章 系统设计与实现56-70
  • 5.1 需求背景与设计目标56
  • 5.2 系统概述56-60
  • 5.2.1 系统主要功能介绍56-57
  • 5.2.2 TCP分段技术简介57-60
  • 5.3 传输层协议增强具体实现60-66
  • 5.3.1 传输层协议增强模块初始化60-62
  • 5.3.2 传输层协议增强代码改进62-66
  • 5.4 系统功能测试66-69
  • 5.4.1 系统配置及编译66-69
  • 5.4.2 系统测试运行结果69
  • 5.5 本章小结69-70
  • 第六章 结论与展望70-72
  • 6.1 本文总结70
  • 6.2 展望70-72
  • 致谢72-73
  • 参考文献73-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 叶晓国;肖甫;孙力娟;王汝传;;SCPS/CCSDS协议研究与性能分析[J];计算机工程与应用;2009年04期

2 陈宇;孟新;卞春江;张磊;周海;;基于SCPS-TP的TCP性能增强代理[J];计算机工程;2011年S1期

3 李宗利;孟新;张胜磊;刘淑茜;;SCPS-TP SNACK在卫星网络中的性能分析[J];微计算机信息;2009年09期

4 顾明;张军;;SCPS-TP协议用于LEO卫星网的性能分析与改进[J];遥测遥控;2007年01期

5 曹西京;王轩;朱本辉;;GEO卫星网络中基于带宽估计的Vegas算法研究[J];陕西科技大学学报(自然科学版);2014年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 蒋迎春;CCSDS空间数据通信协议研究及其OPNET仿真[D];国防科学技术大学;2005年


  本文关键词:SCPS-TP协议中拥塞控制关键技术研究,,由笔耕文化传播整理发布。



本文编号:386335

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