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卫星网络中的拥塞控制研究

作 者: 夏斌
导 师: 陈元琰
学 校: 广西师范大学
专 业: 计算机软件与理论
关键词: 拥塞控制 卫星网络 TCP-Peach 带宽估计 TCP-nPeach
分类号: TN927.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


在当今信息时代,Internet在人们的日常生活中发挥越来越大的作用,其发展速度非常迅猛,以致地面通信已无法满足现代通信对覆盖面、通信速度及数据带宽等方面的要求。通过互联网的支持,随着航天技术的发展,卫星网络以其高速、及时、稳定可靠以及广域无隙覆盖等优势得到了迅猛发展。然而,由于卫星无线信道与地面的有线信道有非常大的差异,将卫星直接接入Internet中面临着很多问题需要解决。卫星网络的某些特性限制了Internet技术的核心——TCP性能的发展。现有的TCP拥塞控制机制在卫星网络上的应用效果并不能令人满意,目前国内外提出了许多改进的拥塞控制机制或新的拥塞控制算法,推动了拥塞控制的研究,取得了良好的运行效果。但是这些方案有的只是针对某一特定问题提出的解决方案,对于其他问题却没有涉及;有的在实现过程中对网络开销要求比较大,本身就是一种资源浪费;还有一部分对硬件以及除了TCP协议以外的其他层次或路由协议有额外的要求,很难实现。本文首先阐述了拥塞发生的原因,分析了现有的针对卫星网络中的TCP性能的改进方案。本文首先对现有针对卫星网络拥塞控制方案进行了整体的分析研究,论述了基于端到端的改进方案和基于中间件的改进方案,给出研究重点。论文以端到端的改进协议为依据,进行了研究和改进,主要研究成果如下:1.针对TCP-Peach+在高误码率环境中NIL数据段丢失严重,在后面的急速恢复阶段(Quick Recovery)使得cwnd很难恢复到初始状态,cwnd逐渐降低进而导致数据传输速率不断降低的问题,提出了一种急速恢复的改进机制,来抑制cwnd的逐渐降低和TCP-Peach+性能的恶化。2.针对TCP-Peach+算法在拥塞避免阶段仍然是传统的将慢启动阀值设为cwnd/2的机制,对现有带宽资源是一种浪费的问题,提出了一种新的基于带宽估计的TCP-nPeach算法,该算法通过观察ACK到达的情况采用ABSE机制进行准确的带宽估计,在收到3个重复ACK时根据估计带宽设置cwnd和慢启动阀值(ssthresh)。仿真结果表明,新算法在吞吐量和公平性方面都有很好的改进。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-12
  一、引言  8
  二、课题的研究背景及现状  8-10
    (一) TCP 协议在卫星网络中面临的挑战  8-10
    (二) 解决方案  10
  三、本文的内容安排  10-12
    (一) 研究内容  10-11
    (二) 本文章节安排  11-12
第2章 卫星网络中TCP 拥塞控制算法综述  12-25
  一、拥塞控制概述  12-16
    (一) 拥塞产生的原因  12-13
    (二) TCP 的拥塞控制算法  13-16
  二、卫星网络TCP 拥塞控制协议分析  16-20
    (一) 端到端的解决方法  16-18
    (二) 基于中间件的解决办法  18-19
    (三) 今后研究方向  19-20
  三、卫星网络常见端到端改进协议  20-25
第3章 卫星网络端到端协议TCP-Peach+的改进  25-33
  一、TCP-Peach 和TCP-Peach+算法分析  25-28
    (一) TCP-Peach 和TCP-Peach+算法原理  25-27
    (二) TCP-Peach+算法存在的问题  27-28
  二、改进的TCP-Peach+算法TCP-nPeach  28-33
    (一) 改进的避免cwnd 减小算法Modified Quick Recovery  28-29
    (二) 带宽估计算法  29-30
    (三) 基于带宽估计的TCP-Peach+改进算法TCP-nPeach  30-33
第4章 TCP-nPeach 的NS 仿真实验  33-40
  一、基于NS-2 的卫星网络仿真  33-36
    (一) NS-2 简介  33-34
    (二) NS-2 中卫星网络模块及仿真实验  34-36
  二、TCP-nPeach 实验及结果分析  36-40
    (一) 改进的避免cwnd 减小算法Modified Quick Recovery  37
    (二) TCP-nPeach 仿真实验  37-40
第5章 总结和展望  40-42
  一、总结  40
  二、展望  40-42
参考文献  42-45
读研期间发表的学术论文及获奖情况  45-46
致谢  46-47

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 卫星通信和宇宙通信 > 卫星通信
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