空天網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制技術(shù)研究.pdf

1、空天網(wǎng)絡(luò)是包括高空平臺(tái)、中低軌衛(wèi)星、靜止軌道衛(wèi)星在內(nèi)的綜合空間通信網(wǎng)絡(luò)，具有通信覆蓋范圍廣、頻譜資源豐富和不受地形條件限制等優(yōu)點(diǎn)，適用于全球范圍內(nèi)通信和緊急通信等場(chǎng)景。利用空天網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枨笕找嬖黾?。如何針?duì)空天網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一套可靠的高效的同時(shí)又能保證各連接傳輸公平性協(xié)議成為研究的熱點(diǎn)。TCP是地面網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛的可靠傳輸協(xié)議，并且在地面網(wǎng)絡(luò)中具有很高的TCP傳輸效率。但是，相對(duì)于傳統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，空天網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延長(zhǎng)，鏈路誤

2、碼率高，星上處理資源受限，這些特性使得在空天網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行可靠傳輸面臨傳輸效率低下和帶寬分配不公平問(wèn)題。因此，本文根據(jù)空天網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)有的TCP擁塞控制算法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)使之能夠適應(yīng)空天網(wǎng)絡(luò)，提高傳輸層的傳輸效率并保證傳輸公平。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有的提高 TCP傳輸效率的研究成果的不足，結(jié)合空天網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了基于預(yù)測(cè)調(diào)整的慢啟動(dòng)和丟包區(qū)分的擁塞控制算法。基于預(yù)測(cè)調(diào)整的慢啟動(dòng)算法的設(shè)計(jì)思想是在慢啟動(dòng)開始階段采用較大的發(fā)送窗和增

3、長(zhǎng)速度以及合理的慢啟動(dòng)閾值。隨著發(fā)送窗口的增長(zhǎng)，根據(jù)當(dāng)前的可用帶寬以及所處的慢啟動(dòng)階段對(duì)發(fā)送窗口進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使之能夠快速而平穩(wěn)地進(jìn)入擁塞避免階段。此外，對(duì)于空天網(wǎng)絡(luò)的高誤碼環(huán)境帶來(lái)的傳輸效率低下問(wèn)題。本文結(jié)合ECN和RE D，根據(jù)發(fā)送端接收到AC K的種類及數(shù)量進(jìn)行丟包和擁塞區(qū)分，算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以很好地對(duì)擁塞和誤碼進(jìn)行區(qū)分，使發(fā)送窗口快速達(dá)到并穩(wěn)定在較高的發(fā)送速率，從而提高傳輸效率。
　　同時(shí)，空天網(wǎng)絡(luò)中存在長(zhǎng)短時(shí)延業(yè)務(wù)共享

4、瓶頸鏈路情形，此時(shí)，短時(shí)延業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)帶寬能力強(qiáng)，長(zhǎng)時(shí)延業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)帶寬能力差，最終造成帶寬分配不公。因此本文提出了雙參數(shù)調(diào)節(jié)的保證公平兼顧效率的擁塞控制算法。算法利用每個(gè)連接各自的時(shí)延對(duì)競(jìng)爭(zhēng)帶寬的能力進(jìn)行初步調(diào)整，利用數(shù)學(xué)方法建立 TCP傳輸模型，結(jié)合最優(yōu)的公平和效率計(jì)算公式獲得理論最佳傳輸參數(shù)進(jìn)一步對(duì)每個(gè)連接的發(fā)送窗口進(jìn)行調(diào)整。從而，在保證每個(gè)連接公平共享帶寬的同時(shí)兼顧傳輸效率。
　　最后，利用 NS2構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境，驗(yàn)證了基于預(yù)