卫星网络中TCP协议拥塞控制算法的改进与仿真

论文摘要

卫星网络能够灵活方便的为地面用户提供多种数据通信服务,受到了运营商和用户的普遍欢迎,然而卫星网络所特有的空间链路特性对TCP协议的拥塞控制机制造成了很大影响,从而引起了协议性能的严重下降。针对这个问题,本文以卫星链路的高误码特性为切入点,通过对TCP协议拥塞控制的详细分析,提出了一个TCP协议的拥塞控制改进方案,并在该方案的基础上设计了TCP协议的拥塞控制改进算法。本文主要在三个方面进行了研究并取得了一定的成果:（1）本文研究了TCP协议在卫星网络中存在性能问题,并从TCP协议的拥塞控制机制入手,对卫星网络的空间链路特性对TCP协议的拥塞控制带来不利影响进行了定性与定量的分析。（2）针对卫星链路的高误码特性,结合前面的分析结果,并通过对两个不同拥塞控制算法的研究,本文提出了一个基于卫星网络的TCP协议拥塞控制的改进方案。该改进方案使用网络带宽估计的方法对报文段丢失的原因进行准确的判断,从而采取不同的拥塞控制策略。（3）在改进方案的基础上,本文对TCP协议的拥塞控制算法进行了设计,提出了一个基于网络带宽估计的拥塞控制改进算法TCP-BEVR,并通过网络仿真工具NS2对TCP-BEVR在卫星网络上的性能进行了仿真实验,实验结果证明TCP-BEVR在卫星网络环境下具有良好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 TCP 拥塞控制的研究现状
• 1.2.2 卫星网络中TCP 拥塞控制的研究现状
• 1.3 研究思路及研究内容
• 1.4 论文的组织
• 第二章 卫星网络中的TCP 协议分析
• 2.1 TCP 协议
• 2.1.1 TCP 的工作机制
• 2.1.2 TCP 的几个不同版本
• 2.2 卫星网络的特点
• 2.2.1 卫星网络的优势
• 2.2.2 卫星网络的特性
• 2.3 卫星网络中的TCP 协议性能问题
• 2.3.1 长延时带来的问题
• 2.3.2 带宽不对称带来的问题
• 2.3.3 高误码带来的问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 TCP 协议的拥塞控制分析
• 3.1 TCP 协议的拥塞控制
• 3.1.1 TCP 基于窗口的端到端的拥塞控制机制
• 3.1.2 TCP 协议拥塞控制算法的四个部分
• 3.1.3 拥塞控制的效率和公平性
• 3.2 两个不同的端到端的TCP 拥塞控制机制分析
• 3.2.1 TCP-Reno
• 3.2.2 TCP-Vegas
• 3.3 卫星网络中TCP 拥塞控制性能的定量分析
• 3.3.1 TCP 拥塞控制的性能计算
• 3.3.2 卫星网络中TCP 拥塞控制性能的定量分析
• 3.3.3 分析结论
• 3.4 基于卫星网络的TCP 拥塞控制方案
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于网络带宽估计的拥塞控制改进算法TCP-BEVR
• 4.1 算法的基本思想
• 4.2 算法设计
• 4.2.1 网络带宽的估计
• 4.2.2 拥塞状态的判断
• 4.2.3 链路的差错控制
• 4.2.4 算法的伪代码描述
• 4.3 算法公平性和稳定性的简要分析
• 4.3.1 公平性分析
• 4.3.2 稳定性分析
• 4.4 TCP-BEVR 的稳态流量模型
• 4.4.1 Padhye 的TCP 流量模型
• 4.4.2 TCP-BEVR 稳态流量模型的推导
• 4.5 本章小结
• 第五章 仿真实验及讨论
• 5.1 NS2 网络仿真工具简介
• 5.1.1 NS2 进行协议仿真的一般过程
• 5.1.2 卫星信道的模拟
• 5.1.3 TCP-BEVR 的NS2 模块实现
• 5.2 网络带宽估计算法的有效性验证
• 5.2.1 仿真环境
• 5.2.2 实验结果及分析
• 5.3 不同误码率下信道利用率的比较
• 5.3.1 仿真环境
• 5.3.2 实验结果及分析
• 5.4 不同信道差错模型中的流量比较
• 5.4.1 独立同分布信道差错模型中的流量
• 5.4.2 相关信道差错模型中的流量
• 5.5 公平性与友好性的比较
• 5.5.1 公平性
• 5.5.2 友好性
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结和未来工作展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 今后的工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果