基于衛(wèi)星的TCP慢啟動(dòng)算法的改進(jìn)

摘 要：空間數(shù)據(jù)傳輸誤碼率高、數(shù)據(jù)往返時(shí)延長(zhǎng)、非對(duì)稱信道、間歇性鏈路中斷等特點(diǎn)，使傳統(tǒng)的TCP協(xié)議在空間鏈路上的傳輸性能受到嚴(yán)重的影響。該文通過(guò)增大慢啟動(dòng)中擁塞窗口的初始值對(duì)慢啟動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)。并用NS-2進(jìn)行仿真，證明大的cwnd能來(lái)減少慢啟動(dòng)所需時(shí)間，提高TCP協(xié)議性能。

關(guān)鍵字：空間通信 TCP 性能改進(jìn) NS2

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-00-01

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于各種因素的干擾，使得TCP協(xié)議在衛(wèi)星鏈路上的性能受到嚴(yán)重的影響，從而降低了系統(tǒng)資源的利用率。這就需要設(shè)計(jì)滿足空間網(wǎng)絡(luò)要求和特點(diǎn)的傳輸控制協(xié)議。

1 影響TCP性能的衛(wèi)星鏈路特性

影響TCP端到端性能的主要因素有3個(gè)：長(zhǎng)傳播延時(shí)[1]、高誤碼率和信道非對(duì)稱性，這嚴(yán)重降低了TCP協(xié)議的傳輸性能[2]。傳播延時(shí)的TCP鏈路，擁塞窗口增長(zhǎng)較慢是面臨的主要一個(gè)主要問(wèn)題。RTT（Round-trip times）是重要的擁塞窗口增長(zhǎng)參數(shù)。由于RTT和擁塞窗口的相關(guān)性增長(zhǎng)，RTT越長(zhǎng)，cwnd增長(zhǎng)的越慢，在慢啟動(dòng)期間滯留的時(shí)間越長(zhǎng)，導(dǎo)致短連接不能充分利用鏈路帶寬。

2 慢啟動(dòng)算法的改進(jìn)

可以通過(guò)增大初始窗口的值來(lái)使慢啟動(dòng)所需要的時(shí)間有所縮減[3]。為減少慢啟動(dòng)階段消耗的時(shí)間，解決大傳播時(shí)延對(duì)衛(wèi)星信道的影響，一個(gè)很好的方法是增大慢啟動(dòng)中擁塞窗口的初始值，公式為[4]：

3 仿真及結(jié)果分析

仿真環(huán)境中，RTT為500ms，帶寬為2Mb/s的單連接衛(wèi)星鏈路。用戶與衛(wèi)星之間的信道帶寬為10Mb/s，鏈路時(shí)延為5ms 。

改變初始窗口的模擬中，分別對(duì)初始窗口為1、2、3做了模擬比較。在不同的初始窗口下，其它的實(shí)驗(yàn)條件沒(méi)有任何改動(dòng)，因此可以最真實(shí)的反應(yīng)初始窗口對(duì)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

WindowInit=1和WindowInit=2的cwnd比較 WindowInit=2和WindowInit=3的cwnd比較

從圖上可以看出，擁塞窗口取樣值在初始窗口為2時(shí)的總是先于初始窗口為1 時(shí)達(dá)到較大的值。經(jīng)計(jì)算，初始窗口為1使擁塞窗口的均值為10.0655；在初始窗口為2時(shí)，擁塞窗口的均值為11.2992；從圖可以看出，初始窗口為3時(shí)，在一開(kāi)始cwnd就達(dá)到峰值，在以后不遠(yuǎn)處又有一次較高的值出現(xiàn)。但是從cwnd的均值看來(lái)，初始窗口為2時(shí)的傳輸速率要稍好。

參考文獻(xiàn)

[1] Akan O B， Fang J， Akyildiz I F.TP-Planet： A Reliable Transport Protocol for InterPlaNe-tary Internet.IEEE J.Select.Areas Commun， 2004， 22：348-361.

[2] Ivan Tarn Ming-chit， Du jinsong，Weiguo Wang.Improving TCP Performance Over Asymmetric Networks[J].Computer Communication Review，2000，30（3）.

[3] Allman， M.， Floyd， S.and C.Partridge.Increasing TCP's Initial Window，1998，9：2414.

[4] Poduri， K.and K.Nichols.Simulation Studies of Increased Initial TCP Window Size， 1998，9：2415.