本文關(guān)鍵詞：基于SCPS-TP協(xié)議頭壓縮算法的改進(jìn)研究

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【摘要】：隨著航天活動(dòng)、空間探測(cè)的迅速發(fā)展,人們對(duì)在空間以網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖黾印６l(wèi)星網(wǎng)絡(luò)以其覆蓋廣、傳輸數(shù)據(jù)量大的優(yōu)點(diǎn)做為空間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的核心,衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn),尤其是空間地面網(wǎng)絡(luò)一體化更是學(xué)者研究的熱點(diǎn)。然而,衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與地面有線網(wǎng)絡(luò)相比有往返延遲大、高誤碼率、帶寬不對(duì)稱、衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)經(jīng)常變化等不利特點(diǎn)。因此地面有線網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)TCP/IP協(xié)議在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中帶寬利用率非常低,不能正常工作。為了提高衛(wèi)星帶寬利用率,空間數(shù)據(jù)委員會(huì)就提出了一套衛(wèi)星、地面網(wǎng)絡(luò)一體化通信的協(xié)議棧SCPS,其中的傳輸層協(xié)議SCPS-TP就是基于TCP端到端的改進(jìn)提出的,大大提高了帶寬利用率,比較適應(yīng)空間活動(dòng)和通信的需求。通過(guò)深入研究發(fā)現(xiàn),SCPS-TP仍有一些不足:包頭字段有冗余導(dǎo)致有效載荷比例低、反向鏈路ACK比較多時(shí)容易造成擁塞、頭壓縮時(shí)會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)傳播、正反向鏈路帶寬不對(duì)稱,這些問(wèn)題都使SCPS-TP的系統(tǒng)吞吐量降低從而導(dǎo)致帶寬利用率降低。本文針對(duì)SCPS-TP的缺點(diǎn)進(jìn)行了一些改進(jìn):對(duì)TP的頭壓縮算法進(jìn)行改進(jìn)使得鏈路上傳送的數(shù)據(jù)包的有效載荷比例更大,提高了正反帶寬的利用率;使用差分分組的方法減少差錯(cuò)傳播的影響,并且可以針對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整壓縮分組大小:小分組對(duì)抗差錯(cuò)傳播能力強(qiáng),大分組壓縮效率高;對(duì)擁塞控制算法Vegas作出相應(yīng)改進(jìn),使頭壓縮的系統(tǒng)增益更大。對(duì)于TP的頭壓縮算法做了如下改進(jìn):對(duì)數(shù)據(jù)包頭使用差分分組的形式進(jìn)行壓縮,設(shè)置鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè),并通過(guò)鏈路狀態(tài)來(lái)自適應(yīng)調(diào)整分組的大小,當(dāng)鏈路條件好時(shí)將分組調(diào)大,當(dāng)鏈路條件差時(shí)就將分組減小甚至關(guān)閉頭壓縮,因?yàn)轭^壓縮在高誤碼的情況下不僅不會(huì)增加系統(tǒng)性能反而會(huì)增加系統(tǒng)額外的開(kāi)銷。對(duì)SNACK的包頭還進(jìn)行了分析和改進(jìn),找出了冗余字段,降低了平均包長(zhǎng)度,進(jìn)而提高帶寬利用率。對(duì)TP Vegas做了改進(jìn)使之可以利用改進(jìn)頭壓縮帶來(lái)的系統(tǒng)增益:改進(jìn)頭壓縮可以降低反向鏈路中ACK包的擁塞程度,提高反向帶寬利用率。TP-Vegas-B采用帶寬估計(jì)算法進(jìn)行帶寬估計(jì),發(fā)送方持續(xù)監(jiān)控到達(dá)的ACK流,在此基礎(chǔ)上估算網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的可用帶寬。與其他帶寬估計(jì)算法不同,該算法不需要向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送額外的數(shù)據(jù)包。利用SCPS-RI和NS2對(duì)改進(jìn)的協(xié)議進(jìn)行仿真和測(cè)試,仿真結(jié)果表明,改進(jìn)的SCPS-TP頭壓縮算法和可以在高誤碼、高往返延遲的衛(wèi)星環(huán)境中有很高的系統(tǒng)吞吐量,即可以獲得很高的帶寬利用率。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN927.2

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本文編號(hào)：1189212