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

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【摘要】：隨著航天活動、空間探測的迅速發(fā)展,人們對在空間以網(wǎng)絡形式進行大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖黾印６l(wèi)星網(wǎng)絡以其覆蓋廣、傳輸數(shù)據(jù)量大的優(yōu)點做為空間網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的核心,衛(wèi)星網(wǎng)絡逐漸成為人們關(guān)注的重點,尤其是空間地面網(wǎng)絡一體化更是學者研究的熱點。然而,衛(wèi)星網(wǎng)絡環(huán)境與地面有線網(wǎng)絡相比有往返延遲大、高誤碼率、帶寬不對稱、衛(wèi)星節(jié)點經(jīng)常變化等不利特點。因此地面有線網(wǎng)絡的傳統(tǒng)TCP/IP協(xié)議在衛(wèi)星網(wǎng)絡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)委員會就提出了一套衛(wèi)星、地面網(wǎng)絡一體化通信的協(xié)議棧SCPS,其中的傳輸層協(xié)議SCPS-TP就是基于TCP端到端的改進提出的,大大提高了帶寬利用率,比較適應空間活動和通信的需求。通過深入研究發(fā)現(xiàn),SCPS-TP仍有一些不足:包頭字段有冗余導致有效載荷比例低、反向鏈路ACK比較多時容易造成擁塞、頭壓縮時會出現(xiàn)差錯傳播、正反向鏈路帶寬不對稱,這些問題都使SCPS-TP的系統(tǒng)吞吐量降低從而導致帶寬利用率降低。本文針對SCPS-TP的缺點進行了一些改進:對TP的頭壓縮算法進行改進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傳播的影響,并且可以針對網(wǎng)絡狀態(tài)自適應調(diào)整壓縮分組大小:小分組對抗差錯傳播能力強,大分組壓縮效率高;對擁塞控制算法Vegas作出相應改進,使頭壓縮的系統(tǒng)增益更大。對于TP的頭壓縮算法做了如下改進:對數(shù)據(jù)包頭使用差分分組的形式進行壓縮,設置鏈路狀態(tài)監(jiān)測,并通過鏈路狀態(tài)來自適應調(diào)整分組的大小,當鏈路條件好時將分組調(diào)大,當鏈路條件差時就將分組減小甚至關(guān)閉頭壓縮,因為頭壓縮在高誤碼的情況下不僅不會增加系統(tǒng)性能反而會增加系統(tǒng)額外的開銷。對SNACK的包頭還進行了分析和改進,找出了冗余字段,降低了平均包長度,進而提高帶寬利用率。對TP Vegas做了改進使之可以利用改進頭壓縮帶來的系統(tǒng)增益:改進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采用帶寬估計算法進行帶寬估計,發(fā)送方持續(xù)監(jiān)控到達的ACK流,在此基礎上估算網(wǎng)絡當前的可用帶寬。與其他帶寬估計算法不同,該算法不需要向網(wǎng)絡發(fā)送額外的數(shù)據(jù)包。利用SCPS-RI和NS2對改進的協(xié)議進行仿真和測試,仿真結(jié)果表明,改進的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。
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN927.2

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