專利名稱：基于Vegas算法改進(jìn)的一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是基于Vegas算法改進(jìn)而得到的一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，適用于對(duì)衛(wèi) 星網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制。
背景技術(shù)：
隨著衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在通信領(lǐng)域中占據(jù)著越來越重要的位 置。而TCP協(xié)議在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用也越來越受到人們的關(guān)注。與先前的擁塞控制算法相 比，Vegas算法有以下優(yōu)點(diǎn)1.采用新的重傳機(jī)制。TCPVegas采用更精確的RTT估計(jì)值判斷是否需要重傳。 Vegas在發(fā)送每個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)讀取并記錄系統(tǒng)時(shí)間，當(dāng)一個(gè)ACK到達(dá)時(shí)，Vegas再次讀取系統(tǒng) 時(shí)鐘并以該時(shí)間和先前記錄下的時(shí)間計(jì)算RTT。在下面兩種情況下決定是否重發(fā)(1)當(dāng)接收到重復(fù)ACK時(shí)，Vegas計(jì)算目前時(shí)間和記錄時(shí)間標(biāo)簽之差是否比超時(shí)值 大，如果是，Vegas立即重發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，而不必等到第三個(gè)ACK的到來。(2)當(dāng)接收到非重復(fù)的ACK時(shí)，如果它是重發(fā)之后的第一或第二個(gè)確認(rèn)，Vegas將 再次檢測第一個(gè)未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)間和此時(shí)的時(shí)間間隔是否大于超時(shí)值。如果是， Vegas將重發(fā)該數(shù)據(jù)包。這樣做可以重發(fā)一些在重發(fā)動(dòng)作之前很可能已丟失的數(shù)據(jù)包，而不 必等到新的重復(fù)ACK的到來。而且為避免多包丟失發(fā)生在同一個(gè)RTT觸發(fā)超時(shí)一次的快速 重傳，擁塞窗口只在第一次重傳時(shí)被縮小。算法只有在最近一次窗口縮小之后，已經(jīng)發(fā)送了需要重發(fā)的數(shù)據(jù)包的情況下，才 會(huì)為丟包縮小擁塞窗口。2.新的擁塞避免機(jī)制。Vegas算法通過比較實(shí)際吞吐量來調(diào)整擁塞窗口的大小。 Vegas算法的目標(biāo)是在網(wǎng)絡(luò)中保持適當(dāng)?shù)念~外數(shù)據(jù)，如果一個(gè)連接發(fā)送了過量的額外數(shù)據(jù)， 就會(huì)導(dǎo)致?lián)砣?；如果發(fā)送了過少的額外數(shù)據(jù)，就不能充分利用可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬。3.新的慢啟動(dòng)機(jī)制。為找到一個(gè)不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失的合適的可用帶寬，Vegas 算法要求每隔一個(gè)RTT才進(jìn)行指數(shù)增長，而之間的RTT期間，擁塞窗口保持不變，并比較期 望吞吐量和實(shí)際吞吐量。由于Vegas采用預(yù)測進(jìn)行擁塞控制，可以得到較高的吞吐量，比其他算法更適用 于長時(shí)延、高帶寬的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。雖然，Vegas算法雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是并不適用于節(jié)點(diǎn)相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星網(wǎng) 絡(luò)。在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，傳播時(shí)延隨著衛(wèi)星之間距離的變化而變化，通信距離每增加1000km，會(huì) 帶來額外的13. 3ms的往返時(shí)延。通過STK場景仿真可知，高度為780km的一顆銥星和同步 軌衛(wèi)星通信時(shí)，它們之間的距離變化在30分鐘之內(nèi)可達(dá)9940km，由于距離變化而引起的往 返時(shí)延變化高達(dá)66ms。巨大的傳播時(shí)延差值可能會(huì)隱藏掉排隊(duì)時(shí)延對(duì)往返時(shí)延的影響，成為左右往返時(shí) 延的主要因素，致使Vegas算法不能準(zhǔn)確預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況。此外，當(dāng)衛(wèi)星間軌道高度不 同時(shí)，Vegas算法的性能也不同。衛(wèi)星軌道高度越高，往返時(shí)延的變化范圍越大，Vegas算法的性能也就越差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，通信距離變化較大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬不能準(zhǔn)確估算的 問題，提出了適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方法。該方法能夠提高衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，改進(jìn)衛(wèi) 星網(wǎng)絡(luò)帶寬分配的不公平性，提高衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的性能。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是具有以下步驟第一步，根據(jù)衛(wèi)星間的瞬時(shí)地心角與衛(wèi)星的軌道高度計(jì)算相互通信的衛(wèi)星間距離 作為通信鏈路長度；所述計(jì)算相互通信衛(wèi)星間鏈路長度L的步驟為衛(wèi)星間瞬時(shí)地心角的計(jì)算公式為
θ = arccos[sinφχ sinφ2 + cos φχ cos φ2 cosi^ -/I2)]其中，θ為瞬時(shí)地心角，(/I1,妁)、(毛,灼)為相互通信衛(wèi)星星下點(diǎn)的經(jīng)緯度、衛(wèi)星間距離的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種基于Vegas算法改進(jìn)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征在于具有以下步驟第一步，根據(jù)衛(wèi)星間的瞬時(shí)地心角與衛(wèi)星的軌道高度計(jì)算相互通信的衛(wèi)星間距離作為 通信鏈路長度；所述計(jì)算相互通信衛(wèi)星間鏈路長度L的步驟為 衛(wèi)星間瞬時(shí)地心角的計(jì)算公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Vegas算法改進(jìn)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征在于 所述更新?lián)砣翱诘墓饺缦?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Vegas算法改進(jìn)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征在于， 所述第1步中通信鏈路長度為數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到宿節(jié)點(diǎn)經(jīng)過多跳，如下公式計(jì)算整條鏈路 長度 distance distace = I^+I^+L+Ln其中Li (i = 1,2, L，η)為第i-Ι個(gè)通信節(jié)點(diǎn)到第i個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的通信距離，每個(gè)Li (i =1,2, L, η)的計(jì)算方法如所述權(quán)利要求1第一步的方法；此時(shí)，第2步中的往返傳播時(shí)延RPD的計(jì)算公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于Vegas算法改進(jìn)的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，其特征 在于當(dāng)β < δ < α?xí)r，如果新的吞吐量>上一個(gè)RTT內(nèi)的吞吐量，則將窗口加一 cwnd = cwnd+1，且α = α+1，β = β+l ；如果新的吞吐量彡上一個(gè)RTT內(nèi)的吞吐量，則窗口不變， α，β也不變；當(dāng)δ < β時(shí)，如果α > 1且新的吞吐量>上一個(gè)RTT內(nèi)的吞吐量，則將窗口加一 cwnd =cwnd+1, α，β不變；如果α > 1且新的吞吐量彡上一個(gè)RTT內(nèi)的吞吐量，則將窗口減 —cwnd = cwnd-Ι, α = α -1, β = β _l ;如果 α = 1，則將窗□力口一 cwnd = cwnd+1， α，β不變；當(dāng)δ > α?xí)r，如果新的吞吐量彡上一個(gè)RTT內(nèi)的吞吐量，則將窗口減一 cwnd = cwnd-1 ；如果新的吞吐量彡上一個(gè)RTT內(nèi)的吞吐量且窗口 cwnd彡2，則α = α -1, β =；如果新的吞吐量>上一個(gè)RTT內(nèi)的吞吐量，窗口不變。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于Vegas算法改進(jìn)的一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法，適用于對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制。在RTT中去掉由于距離變化而造成的RTT波動(dòng)的影響，改進(jìn)Vegas中BaseRTT的計(jì)算方法，改進(jìn)后的BaseRTT稱為BaseRTT_sat可以隨距離的變化而變化，這樣可以更準(zhǔn)確的估算衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的性能，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擁塞窗口做出準(zhǔn)確的調(diào)整。去掉了通信距離變化對(duì)Vegas算法在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擁塞控制造成的影響，提高了Vegas算法在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中性能，提高了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)帶寬分配的公平性，改進(jìn)后的算法更適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)H04W28/02GK102083133SQ20111002666
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者宣景朋, 潘成勝, 蔡睿妍, 魏德賓 申請(qǐng)人:大連大學(xué)