一種面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，特指一種面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸 控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是指由各種軌道的人造地球衛(wèi)星組成的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的核 心設(shè)備高懸于空間，其無線電磁信號覆蓋范圍廣，通信范圍受距離的影響較小，地球表面地 理環(huán)境對通信過程的影響較弱，是實現(xiàn)任意地點、任意時間和任何人通信的有效手段，在軍 事和民用領(lǐng)域都有重要地位。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的局限在于其無可消除的鏈路誤碼率（BER)和較長 的往返時延（RTT)。地球同步衛(wèi)星鏈路誤碼率（BER)為10 7級別，由此帶來的鏈路丟包率 (PER)約0. 1~1%，星地延遲約260ms，兩次經(jīng)過同步衛(wèi)星中繼通信時，RTT可達2040ms。
[0003] TCP協(xié)議應(yīng)用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)時，較長的往返時延導(dǎo)致TCP擁塞控制窗口打開緩慢，無 法充分利用帶寬，而隨機誤碼造成的丟包被誤認為線路擁塞，引起擁塞窗口的乘性減小，使 傳輸性能更加惡化。這兩方面還存在相互的作用，單方面增大窗口，會加劇出現(xiàn)丟包時需要 重傳的數(shù)據(jù)量。
[0004] 為了提高TCP在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上的性能，眾多參數(shù)優(yōu)化和算法改進方案被提出。一部 分以與RTT無關(guān)的擁塞窗口打開速度為目標，研究出非常激進的窗口打開公式，擁塞避免 階段仍使用線性增長，例如TCP-hybla算法。另一部分嘗試解決丟包對性能的影響，慢啟動 階段仍沿用傳統(tǒng)TCP的每RTT翻一倍的策略，例如處理慢啟動階段丟包的hystart方案、在 擁塞避免階段保持窗口穩(wěn)定的BIC和CUBIC算法、根據(jù)當前窗口大小控制窗口增長的HTCP 方案和感知RTT變化采用不同控制策略的TCP-Vegas系列改進方案。
[0005] 上述傳統(tǒng)方式存在的問題歸納如下：
[0006] 1、對RTT的處理太過極端。特別激進的方案經(jīng)歷一個RTT即計算出非常大的擁塞 窗口值，這個值超越了數(shù)據(jù)接收端緩存能力等其他限制發(fā)送速率的因素，不能起到控制發(fā) 送速率的效果，反而加劇丟包事件的發(fā)生。沿用傳統(tǒng)TCP慢啟動的改進方案，慢啟動過程受 到RTT影響，持續(xù)時間長，對吞吐量影響大，性能受到丟包發(fā)生時機的影響大。
[0007] 2、改進方案綜合性不夠強，相互影響的因素處理時的相互關(guān)聯(lián)不夠。如單一針對 RTT或者丟包進行改進，改進性能受到未改進部分的制約；把窗口減小因子和窗口保持時 間分離開處理，分別研究改進機制，沒有考慮他們之間的關(guān)聯(lián)性，不能找出最優(yōu)的組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種能夠提高數(shù)據(jù)傳輸性能的面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0010] -種面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制方法，其步驟為：
[0011] S1 :在傳輸開始階段，設(shè)置較小擁塞窗戶口初值，以超過每個往返時延RTT時間翻 一倍的速度，快速增加擁塞窗口，快速探測鏈路帶寬能支持的擁塞窗口大??；
[0012] S2 :在發(fā)生丟包事件時，選定一個小于當前擁塞窗口大小的值作為目標窗口；當 前擁塞窗口減小一定比例，然后按照立方函數(shù)曲線增長，當擁塞窗口與目標窗口大小差距 較小時，增長速度非常緩慢，擁塞窗口在目標窗口附近長久保持。
[0013] 作為本發(fā)明的進一步改進：在所述步驟S1中，使往返時延和優(yōu)化目標滿足固定比 例，窗口打開速度設(shè)置為按比例縮小的往返時延下的速度。
[0014] 作為本發(fā)明的進一步改進：在所述步驟S2中，于發(fā)生丟包事件后，根據(jù)之前丟包 事件發(fā)生的時間間隔，計算擁塞窗口緩慢增長持續(xù)的時間，并對這個時間設(shè)置于往返時延 相關(guān)的上限值。
[0015] 作為本發(fā)明的進一步改進：在所述步驟S2中，于發(fā)生丟包事件后，把擁塞窗口減 小的比例和保持時間相互關(guān)聯(lián)，減小值越大，保持時間越短。
[0016] 作為本發(fā)明的進一步改進：將擁塞窗口的控制分為：快速上升階段和退避保持階 段；在快速上升階段時，使擁塞窗口快速逼近鏈路容量，發(fā)生丟包事件后，轉(zhuǎn)換到退避保持 階段在達到的擁塞窗口值上下長時間保持。
[0017] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述擁塞窗口隨時間變化公式如下：
[0019] 其中a、b和s為發(fā)送所述方法的優(yōu)化參數(shù)，分別表示打開階段加速比，窗口減小因 子和保持時間上限；t為傳輸持續(xù)的時間，W(t)為t時刻應(yīng)該使用的擁塞窗口值，tc為上一 次發(fā)生丟包事件的時刻，Wtc為上一次發(fā)生丟包時的擁塞窗口大小，ts為丟包事件發(fā)生的 時間間隔，rtt是當前傳輸測試到的往返時延。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0021] 1、本發(fā)明的面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制方法，通過綜合使用應(yīng)對長RTT的加速 打開機制和應(yīng)對丟包的擁塞窗口保持機制，提高了整個傳輸過程中的平均擁塞窗口大小， 提升了傳輸?shù)耐掏铝俊?br>[0022] 2、本發(fā)明的面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制方法，使用固定的加速比，面對各種RTT 值都能確定合理的優(yōu)化目標，優(yōu)化之后的窗口打開速度，與不加速相比有明顯提高，降低了 窗口打開階段出現(xiàn)丟包的概率，而比hybla等方案的增長速度更穩(wěn)定。
[0023] 3、本發(fā)明的面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制方法，通過關(guān)聯(lián)窗口減小因子和保持時 間，以及根據(jù)丟包事件發(fā)生的間隔計算保持時間且設(shè)置上限，使丟包后窗口的減小和保持 更平滑，增強抵抗隨機丟包的能力，緩解丟包帶來的性能下降。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。
[0025] 圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中擁塞窗口模擬結(jié)果示意圖。
[0026] 圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中形成數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中數(shù)據(jù)傳輸控制的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明的面向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制方法，其步驟為：
[0030] S1 :在傳輸開始階段，設(shè)置較小擁塞窗戶口初值，以超過每個往返時延（RTT)時間 翻一倍的速度，快速增加擁塞窗口，快速探測鏈路帶寬能支持的擁塞