卫星网络传输控制协议研究及仿真

123456aa · 发表于 2022-3-28 13:41:20

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随着空间通信系统的不断发展，卫星通信以其独有的优势逐渐成为Internet的重要组成部分，卫星宽带接入技术成为卫星通信系统发展的一个重要趋势。目前应用于地面数据传输控制的TCP协议由于具有使用范围广泛、算法成熟、可移植性好等特点，使得其在与空间数据传输系统的结合应用方面具有独特的优势。但TCP协议在设计之初是基于地面有线数据传输环境特点设计，在实际空间数据传输的过程中，由于空间数据传输链路高误码率、数据传输时延长、数据带宽不对称等特点，使TCP协议传输性能在空间链路上受到严重的挑战。如何提高TCP协议在空间通信信道中的性能，是目前空间通信领域的重要研究方向。本文对TCP协议、SCPS-TP协议、针对长时延的TCP改进算法、针对高误码的TCP改进算法进行了深入调研，分析了它们在卫星网络中应用的优点与不足，设计了适合卫星网络的TCP传输控制算法。算法的主要思想是：在信道状况良好时适当激进地增大窗口，在信道出现错误时适当缓和地减小窗口，并采用准确的丢包原因判断机制作为补充。算法分为两个部分：自适应窗口调整算法和混合错误通告机制，两部分的设计体现了算法的主要思想。动态增长算法是自适应窗口调整算法的核心。在动态增长算法设计中，本文采用了一种基于队列时延信息动态调整窗口增速的方法，该方法可以自动根据网络拥塞情况选择窗口增速，减小网络发生拥塞的可能。在卫星网络中，该机制可以更准确地判断丢包的原因，为自适应窗口调整提供可靠的理论依据。为了验证算法的可行性，本文使用OPNET仿真工具针对长时延、高误码、长时延与高误码并存的卫星网络环境进行了大量的仿真，将算法与SCPS-TP协议和其它TCP改进算法进行了对比，证明了算法在卫星网络中的可行性。

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