[發(fā)明專(zhuān)利]一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)TCP地面加速方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210179045.0
• 申請(qǐng)日: 2012-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102694810A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉敏;鄒光南;廖百健;石云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/06;H04B7/185
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)TCP地面加速方法。

背景技術(shù)

TCP協(xié)議是面向連接的傳輸層協(xié)議，向有關(guān)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，大量衛(wèi)星通信系統(tǒng)承載了大量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，其中基于TCP協(xié)議的應(yīng)用大約占了應(yīng)用總量的85％以上。

衛(wèi)星通信鏈路有其自身的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在著影響TCP傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，比如鏈路傳輸距離遠(yuǎn)、鏈路延時(shí)大、易受干擾、帶寬有限等，由此對(duì)TCP的傳輸性能造成了影響，比如衛(wèi)星鏈路延時(shí)過(guò)大造成TCP最大吞吐率降低，信道差錯(cuò)率高造成TCP報(bào)文發(fā)送速率降低等，所以傳統(tǒng)的TCP協(xié)議很難適應(yīng)衛(wèi)星鏈路傳輸，需要對(duì)TCP協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的修改才能使其性能得到保證。

目前提高衛(wèi)星系統(tǒng)中TCP性能的方法主要有端對(duì)端方式和分割連接方式兩種。端對(duì)端方式著重TCP協(xié)議本身的改進(jìn)，而分段連接機(jī)制則考慮對(duì)不同物理連接分割為不同的段，在每段內(nèi)采用不同的優(yōu)化方式進(jìn)行優(yōu)化。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN03147470.5，一種分布式的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)TCP性能加速協(xié)議格式和方法中提出了基于分布式PEP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和兩路半握手連接機(jī)制，采用流量控制、動(dòng)態(tài)帶寬分配算法和基于發(fā)送方主動(dòng)請(qǐng)求的延遲確認(rèn)機(jī)制等手段優(yōu)化了下行鏈路的吞吐量和帶寬利用率。但是此專(zhuān)利存在其弊端，如：只優(yōu)化下行鏈路，上行鏈路采用低速地面鏈路有地域局限性，沒(méi)有對(duì)TCP數(shù)據(jù)包頭進(jìn)行優(yōu)化處理造成帶寬浪費(fèi)等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有TCP技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的不足，提供一種能夠提高衛(wèi)星鏈路吞吐量，高效利用衛(wèi)星鏈路帶寬資源，提高TCP傳輸速率的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法。

本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)TCP地面加速方法，包括如下步驟：

(1)建立連接：

客戶(hù)端發(fā)送會(huì)話(huà)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，該會(huì)話(huà)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包通過(guò)客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)；

服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)接收到該會(huì)話(huà)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后將其轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器端，并且保存該會(huì)話(huà)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的IP頭和TCP頭的相關(guān)數(shù)據(jù)；服務(wù)器端收到會(huì)話(huà)請(qǐng)求數(shù)據(jù)包后發(fā)送第一握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包，該第一握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包通過(guò)服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)發(fā)送到客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)；

客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)在收到第一握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包后，保存該第一握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包的IP頭和TCP頭的相關(guān)數(shù)據(jù)并將該第一握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給客戶(hù)端；

客戶(hù)端C1收到第一握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包后發(fā)送第二握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包；該第二握手應(yīng)答數(shù)據(jù)包通過(guò)客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)G1、服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)G2轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器端C2；

(2)在建立連接后客戶(hù)端開(kāi)始進(jìn)行路徑MTU探測(cè)，在完成路徑MTU探測(cè)后，客戶(hù)端發(fā)送一個(gè)開(kāi)啟包頭壓縮和協(xié)議欺騙功能的數(shù)據(jù)包給服務(wù)器端，客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)在收到該數(shù)據(jù)包時(shí)開(kāi)啟包頭壓縮功能和協(xié)議欺騙功能；

(3)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

客戶(hù)端發(fā)送正式數(shù)據(jù)包，當(dāng)客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)接收到正式數(shù)據(jù)包時(shí)，首先進(jìn)行包頭壓縮獲得壓縮后的數(shù)據(jù)包，然后偽裝成服務(wù)器端發(fā)送假應(yīng)答數(shù)據(jù)包給客戶(hù)端，最后將壓縮后的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)；

服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)收到壓縮后的數(shù)據(jù)包后進(jìn)行包頭恢復(fù)，然后將恢復(fù)包頭信息的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器端，并偽裝成服務(wù)器端發(fā)送假應(yīng)答數(shù)據(jù)包給客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)；

服務(wù)器端在收到服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)后發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)包給服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)；

(4)撤銷(xiāo)連接

在傳輸完數(shù)據(jù)后，客戶(hù)端發(fā)送連接拆除數(shù)據(jù)包，通過(guò)客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)發(fā)送至服務(wù)器端；

從服務(wù)器端發(fā)送連接拆除數(shù)據(jù)包，通過(guò)服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)、客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)發(fā)送至客戶(hù)端。

所述開(kāi)啟包頭壓縮和協(xié)議欺騙功能的數(shù)據(jù)包為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1個(gè)字節(jié)的內(nèi)容為0xFF的數(shù)據(jù)包。

步驟(4)中的撤銷(xiāo)連接具體包括如下步驟：

客戶(hù)端發(fā)送連接拆除數(shù)據(jù)包，客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)在收到連接拆除數(shù)據(jù)包后首先進(jìn)行包頭壓縮獲得壓縮后的數(shù)據(jù)包，偽裝成服務(wù)器端發(fā)送假應(yīng)答，最后將壓縮后的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)；

服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)在收到壓縮后的數(shù)據(jù)包后進(jìn)行包頭恢復(fù)，然后將恢復(fù)包頭信息的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器端，并偽裝成服務(wù)器端發(fā)送假應(yīng)答；

服務(wù)器端在收到該連接拆除數(shù)據(jù)包后發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)包；

然后服務(wù)器端發(fā)送連接拆除數(shù)據(jù)包，服務(wù)器端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)在收到服務(wù)器端發(fā)送的連接拆除數(shù)據(jù)包后首先進(jìn)行包頭壓縮獲得壓縮后的數(shù)據(jù)包，偽裝成客戶(hù)端發(fā)送假應(yīng)答，最后將壓縮后的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給客戶(hù)端衛(wèi)星協(xié)議網(wǎng)關(guān)；