卫星IP网络拥塞控制协议研究

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1、南京邮电大学硕士学位论文卫星IP网络拥塞控制协议研究姓名：谢秋丽申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：孙力娟20090301南京邮电大学硕士学位论文摘要随着通信网络技术的迅速发展，Intemet得到了迅速普及。与此同时，各种新的业务需求如远程教育、电视会议、远程医疗的产生对网络带宽又提出了新的挑战，传统地面网络已不能完全满足用户的需求。卫星通信的覆盖面积广、通信费用与距离无关、不受地面自然灾害影响等固有优点，很好地适应了当前迅猛发展的Eqtemet业务的需要，并成为当前的一个研究热点。然而，作为传输层控制机制核心的

2、TCP协议很难适应卫星网络的长时延、高误码等特性，并导致卫星带宽资源的严重浪费。本文针对TCP协议中的核心一拥塞控制机制进行了深入的研究和探讨。论文首先分析讨论了传统地面网络TCP协议及其典型改进版本的拥塞控制机制所存在的不足，在此基础上，提出了一种新的适应于卫星网络长时延、高误码特性的端到端拥塞控制机制。针对卫星链路的长时延特性，采用一种二分增长机制以缩短慢启动周期；并采取低优先级探测包发送的方式区分链路拥塞和传输误码以解决卫星链路的高误码所引起的拥塞窗口错误变化；最后，基于NS2网络仿真平台对上述方案进行了验证。实验结果

3、表明：新的拥塞控制机制克服了卫星网络的长时延、高误码等不利因素影响，在拥塞窗口变化、网络吞吐量等方面优于已有的面向连接协议拥塞控制机制。关键词：卫星IP网络，拥塞控制，TCP协议，高·误码率，长时延南京邮电大学硕士学位论文图表清单表1-1西欧卫星转发器供求情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2图2．1TCP连接的三次握手机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5图2．2TCP拥塞窗口增长示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6图2．3TCP协议的有限状态自动机⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7表3．1各种轨道类型、确认方式和传输速率下TCP慢启动过程的持续时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯．13表3．2卫星网络中TCP改进的主要方法性能比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．．19表4．13种卫星系统在不同带宽下的延时⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20图5一lAgent／TCP／Reno类的层次关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26图5．2NS2的类继承关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．26图5．3仿真环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．27图5．4TCP．Reno和TCP．BU的窗口变化比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．25图5．5TCP．Reno和TCP．BU的吞吐量比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．、⋯⋯⋯⋯．35图5．610．7误码下TCP．Reno和TCP．SS的拥塞窗口比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．36图5．710．6误码下TCP．Reno和TCP．SS的拥塞窗口比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．36图5-810．5误码下TCP．Reno和TCP．SS的拥塞窗口比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．37图

6、5-910—4误码下TCP．Reno和TCP．SS的拥塞窗口比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．37图5．1010．7误码下TCP．Reno和TCP．SS的吞吐量比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37图5．1110．6误码下TCP．Reno和TCP．SS的吞吐量比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯38图5．】210．5误码下TCP．Reno和TCP．SS的吞吐量比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．38●图5．1310—4误码下TCP．Reno和TCP—SS的吞吐量比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．38图5．14常见误码(10⋯7104)

7、下TCP—Reno和TCP．SS的平均吞吐量比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3943南京邮电大学硕士学位论文缩略词口缩略词英文全称译文TransmissionControlTCP传输控制协议ProtocolIPIntemetProtocol网l、I’．1协议QoSQualityofService服务质量BEBestEfi．ort尽力而为GEoGeostationaryEarthOrbit同步轨道卫星MEoMediumEarthOr：bit中轨道卫星LEo’LowEarthOribit低轨道卫星SoSSatelliteoverSatelli

8、te基于卫星的卫星网络additiveincreasemultiplicativeAIMD加性增长乘性减小decreasHSCCHigh-speedCongestionControl高速拥塞控制算法SpaceCommunicationProtocolSCPS空间通信协议组Specifica