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卫星网络传输控制机制研究

作　者: 尚春艳
导　师: 俞研
学　校: 南京理工大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 卫星通信 传输控制协议 本地重传 速率控制
分类号: TN927.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


卫星通信以其特有的优势已逐渐成为Internet的重要组成部分,利用卫星进行Internet接入是卫星通信发展的一个趋势。TCP是应用最广泛的传输层协议,提供端到端的可靠传输。但是由于卫星信道本身的特点,使得TCP协议并不能很好地适应卫星网络。因此,如何提高TCP在卫星网络中的性能已经成为重要的研究课题。本文详细分析了TCP协议在卫星网络中导致性能恶化的原因以及已有的改进机制,并在此基础上提出了相应的改进方法。本文的主要研究内容和贡献有：(1)针对有线网络和卫星网络导致丢包的不同原因及其对TCP性能产生的影响进行了分析与研究,提出了基于改进Snoop机制的卫星网络传输控制算法TCP-SaSnoop。该算法在不修改源端的情况下,利用本地重传与选择性否认确认机制,有效避免了TCP发送端不必要的启动拥塞控制机制。(2)针对卫星信道同时存在差错丢包与拥塞丢包的特点,提出了基于速率控制的卫星网络传输控制算法RC-SaSnoop。该算法可以有效区分卫星链路的丢包原因,并能够根据拥塞丢包或差错丢包自适应地调整信关站的发送速率。(3)针对卫星信道存在的带宽受限特点,提出了基于主动队列管理的传输控制算法RC/ERED-SaSnoop。该算法能够在信关站处对所收到的数据包数量进行监控,实现早期拥塞预警和管理,有效地避免了网络拥塞的产生,从而提高了卫星网络带宽的利用率,并在降低网络拥塞的同时减小了TCP源端超时重传的次数。仿真和实验结果表明,本文提出的TCP传输控制算法在不修改TCP源端的情况下,针对卫星链路同时存在拥塞丢包与差错丢包,以及带宽受限等特点,可以有效提高TCP协议在有效吞吐量、传输时间以及公平性等方面的传输性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-11
  1.3 本文主要研究内容  11
  1.4 论文的组织  11-13
2 TCP传输控制机制研究  13-26
  2.1 概述  13
  2.2 TCP传输控制机制  13-18
    2.2.1 TCP首部  13-14
    2.2.2 TCP流控制  14-15
    2.2.3 拥塞控制和错误恢复  15-18
  2.3 传统网络中TCP传输控制算法  18-20
    2.3.1 TCP Tahoe  18-19
    2.3.2 TCP Reno  19
    2.3.3 TCP Newreno  19
    2.3.4 TCP Vegas  19-20
  2.4 卫星网络中TCP传输控制算法  20-22
    2.4.1 TCP Peach  20-21
    2.4.2 TCP Westwood  21-22
    2.4.3 TCP Hybla  22
  2.5 网络仿真软件NS2  22-24
    2.5.1 NS2的概述  22-23
    2.5.2 NS2的使用方法  23-24
  2.6 TCP性能指标  24-26
    2.6.1 有效吞吐量(Goodput)  24-25
    2.6.2 总丢包个数  25
    2.6.3 传输文件所需时间  25
    2.6.4 公平性  25-26
3 TCP-SASNOOP:基于改进SNOOP协议的传输控制算法  26-44
  3.1 TCP-SASNOOP基本思想  26-31
  3.2 基于NS2的TCP-SASNOOP实现  31
  3.3 仿真结果及分析  31-36
    3.3.1 有效吞吐量  32-33
    3.3.2 总丢包数  33-34
    3.3.3 传输文件时间  34
    3.3.4 公平性  34-36
  3.4 带有SNACK功能的TCP-SASNOOP基本思想  36-38
  3.5 仿真结果及分析  38-44
    3.5.1 有效吞吐量  38-40
    3.5.2 总丢包数  40
    3.5.3 传输文件时间  40-41
    3.5.4 公平性  41-44
4 RC-SASNOOP:带有速率控制的TCP-SASNOOP  44-62
  4.1 RC-SASNOOP基本思想  44-48
  4.2 RC-SASNOOP仿真结果及分析  48-53
    4.2.1 有效吞吐量(Goodput)  49-50
    4.2.2 总丢包数  50-51
    4.2.3 传输文件时间  51-52
    4.2.4 公平性  52-53
  4.3 RC/ERED-SASNOOP:带有主动队列管理ERED的RC-SASNOOP  53-56
    4.3.1 RED基本思想  54-55
    4.3.2 改进的RED:ERED  55-56
  4.4 RC/ERED-SASNOOP仿真结果及分析  56-62
    4.4.1 有效吞吐量  56-57
    4.4.2 总丢包数  57-58
    4.4.3 传输文件时间  58-59
    4.4.4 公平性  59-62
5 总结和展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

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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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