[發(fā)明專利]衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中友好的速率控制協(xié)議改進(jìn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210038503.9
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN102546436A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫力娟;林君澤;肖甫;王汝傳;葉曉國;鄒志強(qiáng);劉林峰;郭劍;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L1/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中傳輸層協(xié)議的性能解決方案。主要用于提高TFRC（TCP友好的速率控制）協(xié)議在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的性能，屬于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中傳輸層擁塞控制的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，Internet得到了迅速的發(fā)展和普及。與此同時，各種新的業(yè)務(wù)需求如視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)會議、軟件分發(fā)、遠(yuǎn)程教學(xué)等的產(chǎn)生對網(wǎng)絡(luò)帶寬又提出了新的要求，現(xiàn)有的地面網(wǎng)絡(luò)已不能完全滿足用戶的需求。交互的、高速的、和因特網(wǎng)相結(jié)合的新一代衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)較好的解決了這些問題。衛(wèi)星通信中覆蓋面積廣、通信費(fèi)用與距離無關(guān)、不受地面自然災(zāi)害影響等固有的優(yōu)點(diǎn)，很好的適應(yīng)了當(dāng)前迅猛發(fā)展的Internet業(yè)務(wù)的需要，同時這也促使對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

但是將衛(wèi)星直接接入?Internet?仍然存在著許多急需解決的問題。這些問題的起因就在于衛(wèi)星無線信道與地面有線信道有很大的差異，而大多數(shù)?Internet協(xié)議都是基于地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，TCP/IP?協(xié)議的設(shè)計(jì)都是基于一些固有假定的，如假定數(shù)據(jù)包的丟失是網(wǎng)絡(luò)擁塞的結(jié)果、往返時間（Round?Trip?Time）具有一定程度的穩(wěn)定性、帶寬是恒定的等等。但這些假定在衛(wèi)星信道中并不滿足，造成了協(xié)議性能大大降低，這些影響可以歸咎于衛(wèi)星無線信道以下幾個特點(diǎn)：傳播時延長、帶寬不對稱、鏈路的高誤碼和鏈路瓶頸。因此，衛(wèi)星無線信道所具有的高誤碼率、長時延、高帶寬等特性，使得傳統(tǒng)的地面?zhèn)鬏攨f(xié)議很難在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中體現(xiàn)出其優(yōu)勢。

通常在無線通信特別是在衛(wèi)星無線通信中，由于信道衰減、反向多徑傳播信道或干擾噪聲等原因，會導(dǎo)致錯誤比特的產(chǎn)生，從而使得無線鏈路的誤碼率會明

顯高于有線鏈路。雖然前向糾錯（FEC）可以在一定程度上降低無線鏈路的誤碼

情況，但是仍不能達(dá)到地面有線網(wǎng)絡(luò)的誤碼水平。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸誤碼率很低，因此可將數(shù)據(jù)包的丟失認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的，從而執(zhí)行擁塞控制機(jī)制。但是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的誤碼率很高，當(dāng)檢測到有數(shù)據(jù)包丟失時，TFRC協(xié)議會無一例外的認(rèn)為造成丟包原因是網(wǎng)絡(luò)擁塞，并根據(jù)估計(jì)的誤碼率和TCP?Reno吞吐量模型降低發(fā)送速率，這直接導(dǎo)致TFRC吞吐量不必要的減少，進(jìn)而影響到鏈路的傳輸速率，造成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中寶貴資源的浪費(fèi)。而且，如果接收端的反饋分組發(fā)生丟失，使得接收方的確認(rèn)信息無法抵達(dá)發(fā)送方，到達(dá)一定時間后發(fā)送端同樣會降低吞吐量。因此，如果沒有一種機(jī)制能正確判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞和誤碼造成的數(shù)據(jù)包丟失，錯誤的執(zhí)行擁塞控制機(jī)制將對衛(wèi)星鏈路中TFRC協(xié)議的性能造成很大的影響。

綜上所述，傳統(tǒng)的基于地面網(wǎng)絡(luò)的TFRC協(xié)議不能正確的區(qū)分網(wǎng)絡(luò)擁塞和誤碼造成的數(shù)據(jù)丟失，所以傳統(tǒng)的TFRC協(xié)議不能直接應(yīng)用在高誤碼的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，需要一種改進(jìn)的TFRC協(xié)議來正確的判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞和誤碼造成的數(shù)據(jù)包丟失，對于不同的網(wǎng)絡(luò)情況采取不同的調(diào)節(jié)措施，從而應(yīng)用在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中TFRC協(xié)議的改進(jìn)方案，解決衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中TFRC不能正確判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞和誤碼造成的數(shù)據(jù)包丟失的問題，從而提高衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中TFRC協(xié)議的性能，提高衛(wèi)星鏈路的利用率。

技術(shù)方案：本發(fā)明基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境改進(jìn)TFRC協(xié)議的擁塞控制算法，正確的區(qū)分衛(wèi)星鏈路中由于網(wǎng)絡(luò)擁塞和誤碼造成的數(shù)據(jù)包丟失，從而區(qū)分對待不同的丟包事件，以此來實(shí)現(xiàn)在不破壞TCP友好性的前提下，提高衛(wèi)星鏈路中TFRC協(xié)議的吞吐量和帶寬的利用率。

一、?原TFRC協(xié)議的擁塞控制機(jī)制的總體流程如下：

1、?接收端估計(jì)丟失事件率p并將信息反饋給發(fā)送方；

2、?發(fā)送端根據(jù)反饋信息計(jì)算往返時延RTT值；

3、?發(fā)送端將丟失事件率p和RTT值帶入TCP?Reno的吞吐量公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出發(fā)送速率，并根據(jù)計(jì)算值進(jìn)行調(diào)節(jié)；

4、?發(fā)送數(shù)據(jù)包。

其總體流程圖如圖1所示。

二、?改進(jìn)后新TFRC協(xié)議的擁塞控制計(jì)劃的總體流程如下：

1、?接收端根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞標(biāo)志cong_level_和預(yù)測的單程時延抖動對丟包間隔進(jìn)行調(diào)節(jié)，計(jì)算新的丟失事件率p’并將信息反饋給發(fā)送方；

2、?發(fā)送端根據(jù)反饋信息計(jì)算往返時延RTT值并重新預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，記錄在擁塞標(biāo)志cong_level_中；

3、?發(fā)送端將新的丟失事件率p’和RTT值帶入TCP?Reno的吞吐量公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出發(fā)送速率，并根據(jù)計(jì)算值進(jìn)行調(diào)節(jié)；

4、?發(fā)送端發(fā)送帶有網(wǎng)絡(luò)擁塞標(biāo)志的數(shù)據(jù)包。