基于SCPS-TP协议头压缩算法的改进研究

发布时间：2017-11-15 09:22

  本文关键词：基于SCPS-TP协议头压缩算法的改进研究

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【摘要】：随着航天活动、空间探测的迅速发展,人们对在空间以网络形式进行大数据传输的需求日益增加。而卫星网络以其覆盖广、传输数据量大的优点做为空间网络数据的核心,卫星网络逐渐成为人们关注的重点,尤其是空间地面网络一体化更是学者研究的热点。然而,卫星网络环境与地面有线网络相比有往返延迟大、高误码率、带宽不对称、卫星节点经常变化等不利特点。因此地面有线网络的传统TCP/IP协议在卫星网络中带宽利用率非常低,不能正常工作。为了提高卫星带宽利用率,空间数据委员会就提出了一套卫星、地面网络一体化通信的协议栈SCPS,其中的传输层协议SCPS-TP就是基于TCP端到端的改进提出的,大大提高了带宽利用率,比较适应空间活动和通信的需求。通过深入研究发现,SCPS-TP仍有一些不足:包头字段有冗余导致有效载荷比例低、反向链路ACK比较多时容易造成拥塞、头压缩时会出现差错传播、正反向链路带宽不对称,这些问题都使SCPS-TP的系统吞吐量降低从而导致带宽利用率降低。本文针对SCPS-TP的缺点进行了一些改进:对TP的头压缩算法进行改进使得链路上传送的数据包的有效载荷比例更大,提高了正反带宽的利用率;使用差分分组的方法减少差错传播的影响,并且可以针对网络状态自适应调整压缩分组大小:小分组对抗差错传播能力强,大分组压缩效率高;对拥塞控制算法Vegas作出相应改进,使头压缩的系统增益更大。对于TP的头压缩算法做了如下改进:对数据包头使用差分分组的形式进行压缩,设置链路状态监测,并通过链路状态来自适应调整分组的大小,当链路条件好时将分组调大,当链路条件差时就将分组减小甚至关闭头压缩,因为头压缩在高误码的情况下不仅不会增加系统性能反而会增加系统额外的开销。对SNACK的包头还进行了分析和改进,找出了冗余字段,降低了平均包长度,进而提高带宽利用率。对TP Vegas做了改进使之可以利用改进头压缩带来的系统增益:改进头压缩可以降低反向链路中ACK包的拥塞程度,提高反向带宽利用率。TP-Vegas-B采用带宽估计算法进行带宽估计,发送方持续监控到达的ACK流,在此基础上估算网络当前的可用带宽。与其他带宽估计算法不同,该算法不需要向网络发送额外的数据包。利用SCPS-RI和NS2对改进的协议进行仿真和测试,仿真结果表明,改进的SCPS-TP头压缩算法和可以在高误码、高往返延迟的卫星环境中有很高的系统吞吐量,即可以获得很高的带宽利用率。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927.2

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本文编号：1189212