卫星网上的TCP/IP改进方法及仿真验证

摘要

在这个瞬息万变的时代,随着网络通信技术的迅猛发展,人们可以通过因特网方便快捷地获得各种服务.而在人们对各种服务的需求呈指数上升的时候,通过各种可能的通信媒体发展高速的宽带主干网已成为必然,其中就包括以卫星作为通信的媒体.在过去的几十年里,卫星通信由最初的单中继节点形式发展成为以卫星星座为基础的网络通信形式.通信的质量问题在卫星通信网中一直是一个核心问题,卫星通信网支撑协议的优劣将直接影响到整个通信网络的性能以及通信的质量.由于卫星网络具有区别于地面网络的拓扑结构的动态变化等独有的特点,使得适用于地面网络的现有的支撑协议(例如TCP/IP协议)不能直接用于卫星网络上,因此必须针对卫星网络的特点对这些协议予以改进.而具体的改进方案目前尚未有一个国际公认的标准,该文研究的课题就是在这样的背景下开启的.该文特别采用TCP/IP协议作为卫星通信的支撑协议,首先对卫星通信的发展过程、通信特点做了分析说明.接着对卫星网络和地面网络的不同特点做了比较,详细指出了现有的TCP/IP协议对卫星网络的不适应之处.并针对这些不足之处从扩展选项和改进算法两个方面提出了我们的改进建议,并从中抽取部分内容结合成我们的改进方案.最后,该文提出了一个基于面向对象思想的卫星网络支撑协议改进的仿真系统的分析与设计,并对该文提出的部分改进方案进行了仿真,证明了改进方案的有效性.

目录

摘要

ABSTRACT

引言

第一章天基网概述

1.1背景

1.1.1论文概述

1.1.2国内外情况及发展趋势

1.2在卫星网络中使用TCP/IP协议的可行性分析

1.2.1卫星信道的特点

1.2.2 TCP/IP适用于卫星通信的特点

1.3卫星IP网络面临的主要问题

1.3.1传播延迟

1.3.2传输拥塞

1.3.3信道不对称

1.3.4传输误码率

1.4小结

1.5关于本篇论文

1.5.1问题阐述

1.5.2本文的贡献

1.5.3内容安排

第二章标准TCP协议的不足

2.1标准TCP传输中的一些关键技术

2.2标准TCP协议中的不足

2.2.1传播延迟

2.2.2传输拥塞

2.2.3信道不对称

2.2.4传输误码率

2.2.5管道效应

2.3我们需要做的改进

2.3.1网关工作机制的设计

2.3.2底层协议的改进

2.3.3我们的主要工作

第三章TCP的扩展选项建议

3.1窗口扩大选项

3.1.1窗口扩大选项的引入

3.1.2窗口尺寸的使用

3.2时间戳选项

3.2.1时间戳选项的引入

3.2.2 TCP时间戳选项的格式

3.2.3 TCP时间戳选项的工作原理

3.3 PAWS--防止序列号回绕

3.3.1 PAWS机制的原理

3.3.2时间戳时钟

3.3.3过时的时间戳

3.4 T/TCP：为事务用的TCP扩展

3.4.1 T/TCP的引入

3.4.2 T/TCP的原理

3.5其它选项

第四章TCP算法改进建议

4.1解决传播时延大和传输拥塞率高的问题

4.1.1慢启动算法的改进

4.1.2丢包恢复算法

4.1.3拥塞避免算法的改进

4.1.4路径MTU的发现

4.1.5在连接建立的3次握手时传送数据(使用T/TCP)

4.2解决信道误码率高的问题

4.2.1显式拥塞通知(BECN FECN)

4.2.2检测数据错误丢包(前向纠错FEC)

4.3解决高信道不对称的问题

4.3.1 TCP头压缩算法

4.3.2应答拥塞控制算法AC

4.3.3应答过滤AF和应答重建AR

4.4其它改进建议

4.4.1多重数据连接

4.4.2调步TCP段

4.4.3类似连接共享TCP状态信息算法

4.4.4 Spoofing

第五章改进TCP算法的仿真验证

5.1 TCP-PEACH机制

5.1.1哑元段

5.1.2突然启动算法

5.1.3快速恢复算法

5.2我们提出的方案

5.3仿真实验

5.3.1网络仿真器

5.3.2 NS的使用

5.3.3天基网仿真环境的设计

总结与展望

致谢

缩略词

参考文献

本人已发表和已录用的论文