卫星网络的TCP拥塞控制算法的研究

发布时间：2017-05-18 09:02

  本文关键词：卫星网络的TCP拥塞控制算法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着通信网络的日益发展,人们对网络的要求也逐渐提高,卫星网络以其覆盖广、通信距离远、不受地理条件限制、数据传输费用低廉、组网灵活等等特点使得许多原来基于Internet的服务及地面网络无法提供的服务应用到了卫星网络中。但是卫星通信网络的带宽相对于应用服务种类和数量的不断增加,显出明显的不足。因此在提高卫星网络链路带宽的同时,提高卫星网络带宽的利用率就显得尤为重要。TCP协议可以提供端到端的可靠的数据传输服务,提高网络带宽的利用率。然而,TCP是针对地面有线网络设计的,在传输时延长、误码率高的卫星通信环境中不能获得良好的性能。因此,如何将TCP有效地应用于卫星通信,成为人们研究的热点问题。本文首先详细阐述了TCP协议,然后分析了卫星链路的特殊性对TCP造成的影响,介绍了提高卫星通信网络中TCP性能的各种改进方案。综合分析这些方案,提出一种基于可用带宽估计的TCP Vegas的改进算法。本文通过引入确认包时间间隔阈值,调高了Westwood带宽估计的准确性。然后针对卫星链路的特点,结合可用带宽估计,对传统TCP Vegas进行改进,使其能够很好的适用于卫星通信。主要改进方面有:①针对卫星链路带宽不对称特点,使用延迟确认机制,减小反向链路的数据量,同时采用字节计数的窗口增长方式,避免了由于确认包减小而导致拥塞窗口增长过慢。②针对卫星链路往返时延长的特点,改进了Vegas窗口增长机制,慢启动阶段,使用大的初始窗口并取消观察期;拥塞避免阶段,结合可用带宽估计算法与Vegas拥塞避免策略动态调整拥塞窗口,使其网络状态反应更为敏感。③针对卫星链路误码率高的特点,一旦发现丢包,则根据预测的可用带宽与当前吞吐量进行丢包区分,若为差错丢包,则迅速重传丢失的数据;若为拥塞丢包,则进入快速重传与快速恢复阶段。利用NS2对改进的协议进行仿真,仿真结果表明,与传统TCP协议相比,改进的协议在长延时、高误码率的环境下都能够获得较高的吞吐量,在与Reno争抢带宽时,也能表现出良好的公平性。
【关键词】：卫星通信 TCP Vegas 带宽估计 NS2仿真
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究现状12-14
• 1.3 本文的研究内容和组织机构14-16
• 第2章 TCP协议在卫星网络中的研究16-40
• 2.1 TCP协议16-21
• 2.1.1 TCP数据段的头17-20
• 2.1.2 TCP的连接与释放20-21
• 2.2 TCP拥塞控制机制21-28
• 2.2.1 网络拥塞22-23
• 2.2.2 传统TCP拥塞控制算法23-28
• 2.3 卫星链路的特殊性28-29
• 2.4 现有卫星链路的TCP改进算法研究29-39
• 2.4.1 链路层改进方案29-31
• 2.4.2 跨层改进方案31-32
• 2.4.3 分段连接方案32-34
• 2.4.4 端到端的改进方案34-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第3章 TCP VEGAS协议在卫星网络中的改进研究40-58
• 3.1 拥塞控制算法的评价标准40-42
• 3.2 TCP VEGAS算法分析42-46
• 3.3 TCP VEGAS机制相关的改进算法及最新进展46-48
• 3.4 带宽估计48-52
• 3.4.1 影响带宽估计准确性的因素48-49
• 3.4.2 TCP Westwood带宽估计算法分析49-52
• 3.5 TCP WESTWOOD带宽估计算法的改进52-53
• 3.6 基于带宽估计的VEGAS的改进方案53-57
• 3.6.1 新的确认机制53
• 3.6.2 新的慢启动机制53-54
• 3.6.3 新的拥塞避免机制54-56
• 3.6.4 丢包区分56-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第4章 卫星网络算法性能测试研究58-73
• 4.1 仿真软件NS2介绍58-60
• 4.1.1 NS2的软件构成59-60
• 4.1.2 NS2的仿真流程60
• 4.2 搭建仿真环境60-62
• 4.3 仿真结果分析62-72
• 4.3.1 灵敏度分析62-65
• 4.3.2 RTT对吞吐量的影响分析65-68
• 4.3.3 误码率对吞吐量的影响分析68-70
• 4.3.4 改进算法的公平性分析70-72
• 4.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 刘俊;王九龙;石军;;CCSDS SCPS网络层与传输层协议分析与仿真验证[J];中国空间科学技术;2009年06期

2 邱金蕙;孙玉伟;钱煜哲;;基于XTP的卫星协议网关设计[J];无线电工程;2013年09期

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本文编号：375594