卫星链路TCP/IP传输时延研究

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卫星链路具有较长时延,使用TCP协议在卫星网络进行数据传输效率明显不如地面网络。针对这一突出问题,主要从两个方面入手加以解决:网络构建和协议改进,提出了用于多层卫星网络的多重区域划分理论和适用卫星链路的TCP协议版本—TCP-BBE。   基于区域划分的思想,提出了多重区域划分概念,利用卫星网络拓扑结构的周期特性,将原本时刻变化的卫星网络路由问题按时间片转化成固定的卫星链路传输问题;并以我国为例建立了GEO/MEO/LEO多层卫星网络,利用多重区域划分理论对多层卫星网络的时延特性进行研究。   基于对卫星链路瓶颈节点带宽进行估计,提出了一种用于卫星链路拥塞控制的TCP实现方法—TCP-BBE(TCP for Bottleneck Bandwidth Estimation,TCP-BBE),并且建立了相应的卫星瓶颈链路模型,对该方法进行仿真分析。在带宽估计过程中为了提高精确程度,采用了对多个返回ACK时间间隔求平均的策略,避免了由于偶然因素导致某单个ACK额外时延所带来的估计误差;同时,分析了瓶颈节点在不同工作模式下ACK时间差的计算细节。鉴于传统TCP协议ACK延迟发送策略对估计精确程度的不利影响,使用一个TCP保留位来及时重置ACK延迟发送定时器;鉴于卫星链路TCP数据包的突发特性,启用一个小间隔定时器来避免估计数据包加剧对卫星链路的拥塞冲击。   仿真表明,多重区域划分理论和TCP-BBE协议对降低卫星网络的传输时延,提高数据传输效率效果显著。
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