基于SCPS-TP協(xié)議頭壓縮算法的改進(jìn)研究.pdf

1、隨著航天活動、空間探測的迅速發(fā)展，人們對在空間以網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笕找嬖黾?。而衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)以其覆蓋廣、傳輸數(shù)據(jù)量大的優(yōu)點(diǎn)做為空間網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的核心，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，尤其是空間地面網(wǎng)絡(luò)一體化更是學(xué)者研究的熱點(diǎn)。然而，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與地面有線網(wǎng)絡(luò)相比有往返延遲大、高誤碼率、帶寬不對稱、衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)經(jīng)常變化等不利特點(diǎn)。因此地面有線網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)TCP/IP協(xié)議在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中帶寬利用率非常低，不能正常工作。為了提高衛(wèi)星帶寬利用率，空間數(shù)據(jù)

2、委員會就提出了一套衛(wèi)星、地面網(wǎng)絡(luò)一體化通信的協(xié)議棧SCPS，其中的傳輸層協(xié)議 SCPS-TP就是基于 TCP端到端的改進(jìn)提出的，大大提高了帶寬利用率，比較適應(yīng)空間活動和通信的需求。
　　通過深入研究發(fā)現(xiàn)，SCPS-TP仍有一些不足：包頭字段有冗余導(dǎo)致有效載荷比例低、反向鏈路ACK比較多時容易造成擁塞、頭壓縮時會出現(xiàn)差錯傳播、正反向鏈路帶寬不對稱，這些問題都使SCPS-TP的系統(tǒng)吞吐量降低從而導(dǎo)致帶寬利用率降低。本文針對 SCPS-

3、TP的缺點(diǎn)進(jìn)行了一些改進(jìn)：對 TP的頭壓縮算法進(jìn)行改進(jìn)使得鏈路上傳送的數(shù)據(jù)包的有效載荷比例更大，提高了正反帶寬的利用率；使用差分分組的方法減少差錯傳播的影響，并且可以針對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)整壓縮分組大?。盒》纸M對抗差錯傳播能力強(qiáng)，大分組壓縮效率高；對擁塞控制算法Vegas作出相應(yīng)改進(jìn)，使頭壓縮的系統(tǒng)增益更大。
　　對于TP的頭壓縮算法做了如下改進(jìn)：對數(shù)據(jù)包頭使用差分分組的形式進(jìn)行壓縮，設(shè)置鏈路狀態(tài)監(jiān)測，并通過鏈路狀態(tài)來自適應(yīng)調(diào)整分組

4、的大小，當(dāng)鏈路條件好時將分組調(diào)大，當(dāng)鏈路條件差時就將分組減小甚至關(guān)閉頭壓縮，因?yàn)轭^壓縮在高誤碼的情況下不僅不會增加系統(tǒng)性能反而會增加系統(tǒng)額外的開銷。對SNACK的包頭還進(jìn)行了分析和改進(jìn)，找出了冗余字段，降低了平均包長度，進(jìn)而提高帶寬利用率。
　　對TP Vegas做了改進(jìn)使之可以利用改進(jìn)頭壓縮帶來的系統(tǒng)增益：改進(jìn)頭壓縮可以降低反向鏈路中ACK包的擁塞程度，提高反向帶寬利用率。TP-Vegas-B采用帶寬估計算法進(jìn)行帶寬估計，發(fā)送方