卫星网络传输层协议分析与改进

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1、第年8月期’计算机技术与发展Vo1．19No．82009COMPUTERTECHNOI．g)GYANDDEVELOPMENTAug．2009卫星网络传输层协议分析与改进王华顺，孙力娟，肖甫，王汝传(南京邮电大学计算机学院，江苏南京210003)摘要：I~3P／IP协议的成熟极大地促进了地面网络的发展，然而传统TCP／IP协议难以直接高效地应用于卫星网络。文中针对卫星网络固有的大带宽时延积、高误码率等特点以及卫星网络中UDP流的资源争用同题，深入对比分析了传统TCP协议在卫星网络中的缺点，并针对多媒体数据流引入TFRC机制，从而实现卫星网络TCP流量和

2、UDP流量竞争情况下带宽的公平分配。实验表明：TFRC机制的引入可以有效解决流量带宽竞争问题，较好地实现卫星网络带宽的公平性。关键词：卫星网络；传输控制协议；友好速率控制；公平性中图分类号：TP393．41文献标识码：A文章编号：1673—629X(2009)08—0058一o4ImprovementandAnalysisofTransportLayerProtocolonSatelliteNetworkWANGHua—shun，SUNLi-juan，XIAOFu，WANGRu—chuan(CollegeofComputer，NanjingUnive

3、rsityofPostsandTelecommunications，Nanjing210003，China)Abstract：ThematurityofTCP／IPprotocolpromptstheprogressofgroundnetworkgreatly；however．traditionalTCPprotocolcan’tbedirectlyappliedtothesatelitenetworkefficiently．Inviewofinstinctcharactersuch8sbigtimedelayproduct，high—errorra

4、teofsatel—Iitenetworkandtheprobl~noftheresourcecompetitionofUDP．malyr~lthedefectoftraditiomlTCPonsatellitenetworkdeeplyandintroducedtheTFRcmechanismintomulti—mediadataflowSO8,8tOrealizethefairutilizationofbandwidth．SimulationresultsshowedthatwithCmechanismintroduced。canachievet

5、hefairnessofbandwidthgreatlyinsatellitenetwork．Keyword$：satellitenetwork；丁cP；TFRC；fairnessO引言具体突出表现在以下两个方面：随着通信网络技术的迅速发展，Intemet得到了迅1)带宽时延积大：由于地面站与卫星之间以及卫速的发展和普及。与此同时，各种新的业务需求如远星与卫星之间的传输距离较远，所以会导致卫星链路程教育、电视会议、远程医疗的产生对网络带宽又提出上的传输时延比较大，如在GEO系统中往返时延了新的要求，现有的地面网络已不能完全满足用户的(RTT)会达到5

6、00毫秒以上。同时有限的星上处理能需求。交互的、高速的、和因特网结合的新一代卫星通力，以及星一星、星一地链路的频繁切换等因素也会造信网络很好地解决了这些问题。卫星通信的覆盖面积成传输时延的增加。卫星信道一般还具有较高的带广、通信费用与距离无关、不受地面自然灾害影响等固宽，所以带宽时延积较大。有的优点，很好地适应了当前迅猛发展的Intemet业2)高误码率：由于空天网络环境的复杂性，以及雨务的需要，这使得它成为当前的研究热点。衰、电磁干扰等因素的影响使得卫星链路具有远高于卫星网络不同于地面网络，它具有很多自身特点，与地面网络的误码率，大约为1O～10数

7、量级。TCP／IP协议构成了互联网的基础，极大地促进收稿日期：2008—12—05；修回日期：2009—02—23了互联网的发展，但是早期的"I'CP协议是以低速的地基金项目：国家高新技术研究计划(2006AA01Z219，2008AA面网络为参考进行设计的，因此它很好地适应了地面701201)，江苏省博士后基金(0801019C)；南京邮电大学攀登计划项网络条件。而由于卫星网络具有以上不同于地面网络目(NY2o7022)作者简介：壬华顺(1982一)，男，山东德州人，硕士研究生，研究方向的特点，使得传统的TCP、UDP协议无法直接高效地为卫星网络通

8、信协议、基于通信网络的计算机应用技术；孙力娟，教应用于卫星网络，不能很好地发挥协议本身特性，所以授，博士生导