TCP協(xié)議在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中的運用

1、TCP 協(xié)議在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中的運用摘 要 由于自身具有獨特的優(yōu)勢，衛(wèi)星通信在互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用，并且隨著科學技術的進步，在互聯(lián)網(wǎng) 寬帶接入方面實現(xiàn)了較大的發(fā)展。作為一種重要的傳輸協(xié) 議，TCP協(xié)議近年來在互聯(lián)網(wǎng)中應用的更加廣泛，但是當在 衛(wèi)星網(wǎng)絡中應用此協(xié)議時，往往會由于衛(wèi)星鏈路的弊端的影 響使 TCP 的性能受到了很大的干擾。 為此， TCP 協(xié)議在衛(wèi)星 通信網(wǎng)絡中的應用引起了人們更加密切的關注。本文將簡要 的提出 TCP 協(xié)議以及衛(wèi)星通信的內(nèi)涵， 并對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中 改進 TCP 協(xié)議的性能的措施進行研究， 希望為相關的研究者 提供一定意義上的理論參考。關鍵詞】 TCP 協(xié)議 衛(wèi)星通

2、信網(wǎng)絡 衛(wèi)星鏈路近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)在世界范圍內(nèi)的應用更加廣泛，在獲得較大發(fā)展機遇的同時也面臨著 更加復雜的問題和更多的挑戰(zhàn)，在新的形勢下，衛(wèi)星網(wǎng)絡成 為了互聯(lián)網(wǎng)改變現(xiàn)狀的重要選擇，然而互聯(lián)網(wǎng)連接衛(wèi)星時，TCP 協(xié)議的應用性能問題成為了一個突出的問題，因此，必 須刻不容緩的以有效的措施增強 TCP 的性能，促進互聯(lián)網(wǎng)以 及衛(wèi)星通信的深入發(fā)展。1 TCP 協(xié)議的概念TCP 協(xié)議是協(xié)議棧主要協(xié)議之一， 能夠服務于協(xié)議棧的傳輸層，能夠為應用程序提供更加可靠的優(yōu)良的數(shù)據(jù)傳輸服務，其在不斷的發(fā)展中出現(xiàn)了形式各樣的版本，能有有效的 網(wǎng)的廣泛應用奠定了堅實的基礎?？刂朴芯€網(wǎng)絡擁塞問題，T

3、CP 協(xié)議的不斷發(fā)展和成熟為互聯(lián)2 衛(wèi)星通信的含義 衛(wèi)星通信是通過人造地球衛(wèi)星實現(xiàn)無線電波的轉(zhuǎn)發(fā)以及發(fā)射完成地球站通信的技術，其系統(tǒng)主要包括四個部分， 衛(wèi)星通信相比于其他的通信方式，具有明顯的優(yōu)越性，在監(jiān) 測環(huán)境、防護災害、探測資源以及偵查軍事等多方面發(fā)揮著 重要的作用， 在通信領域中有著尤其重要的地位。 在新工具、 新材料以及新技術不斷出現(xiàn)的情況下，衛(wèi)星通信的發(fā)展前景 必定更加廣闊和美好，為國民經(jīng)濟的深入發(fā)展產(chǎn)生的貢獻必 將更加巨大，在產(chǎn)業(yè)信息化方面將扮演中重要的角色。3 衛(wèi)星鏈路對 TCP 性能的影響 首先，由于衛(wèi)星鏈路具有長傳播延時的特點，往返傳播延時相對于地面網(wǎng)絡要長得多， 導致 TC

4、P 的性能在一定程度受到了很大的干擾，尤其是在擁塞窗口方面，增長的速度 相對較慢，文件的傳輸速度受到了很大的影響，運作難以高 效、迅速以及便捷，大大的降低了寬帶的利用率。在丟失檢 測以及恢復方面時間耗費的更多， ，由于往返時間較長，鏈 路的可用寬帶的使用也受到了較大的影響、另外，在接收窗口時，寬帶的衛(wèi)星通道難以得到全面的利用，導致窗口受到 了很大的限制。其次， 由于衛(wèi)星鏈路具有較高的誤碼率， 導致 TCP 協(xié)議面臨著很大的困境，尤其是很難區(qū)分受損丟失以及擁塞丟 失，導致傳輸速率的大大降低以及數(shù)據(jù)傳輸受到限制。 另外，旦發(fā)生丟失數(shù)據(jù)包的情況時， 很多版本的 TCP 協(xié)議并不能 通過合理有效的措施

5、進行及時的處理，一旦丟失連續(xù)下去將 大大的削減擁塞窗口。 特別是 TCP 協(xié)議即使比較先進， 也很 難處理數(shù)據(jù)包持續(xù)丟失的情況，而且數(shù)據(jù)包的恢復也會耗費 很多的時間。最后，衛(wèi)星鏈路的寬帶具有非對稱性。衛(wèi)星通信系統(tǒng)有關的設備價格高，轉(zhuǎn)發(fā)器的資源有限，很多衛(wèi)星網(wǎng)絡經(jīng)常會 利用小信道寬帶的拓撲結構， 給TCP的應用性能造成了很大 的影響，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，由于鏈路具有非 對稱性，在TCP協(xié)議的運行過程中，通常會因?qū)拵萘康募s 束導致鏈路傳輸在發(fā)送到發(fā)送端時，很難保障準確性以及及時性，擁塞窗口受到了很大的影響，鏈路的吞吐量受到了很大的限制。第二，接到相關的指示以及確認后，TCP 在數(shù)據(jù)定。

6、包的傳輸過程中，通常會盡量的保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠交约胺€(wěn) 旦緩沖區(qū)發(fā)生溢出情況時， 很容易導致確認發(fā)生丟失， 給數(shù)據(jù)的傳輸造成了影響，不規(guī)則重傳現(xiàn)象以及突發(fā)情況尤 其突出，間接地造成剩余窗口邊界發(fā)生跳轉(zhuǎn)，突發(fā)情況更加明顯。第三， ACK 發(fā)生溢出而導致丟棄以及因為排隊延遲了 傳輸?shù)臅r間時， 會造成超時重傳的嚴重現(xiàn)象， 給 TCP 的發(fā)送 端的狀態(tài)造成了很大的干擾，這就造成衛(wèi)星鏈路寬度很難得 到全面的應用，導致 TCP 傳輸性能受到的影響更加嚴重。4 在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中加強 TCP 協(xié)議性能的措施 在通信領域， TCP 協(xié)議的傳輸性能以及相關的改進策略受到了密切的關注，引起了世界范圍內(nèi)的研究人員的不斷

7、研 究和深入的探究， TCP 協(xié)議在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中性能的加強主 要是從以下兩個方面進行考慮：4.1 從 TCP/IP 協(xié)議角度研究的改進措施4.1.1 端到端 首先，可以利用更大的初始窗口大大的節(jié)省慢啟動所耗費的時間，利用字節(jié)技術的方法解決慢啟動時發(fā)送端的數(shù)據(jù) 延時問題，通過更大的窗口尺寸的應用增強網(wǎng)絡的吞吐量， 利用選擇性確認有效地解決數(shù)據(jù)包丟失的問題，使協(xié)議的傳 輸性能進一步提升，除此以外，也可以利用前向確認更好的 控制數(shù)據(jù)傳輸，有效地改善擁塞控制，通過這些措施實現(xiàn)TCP 性能的增強。其次，可以通過 TCP-Peach 算法準確的判別鏈路丟失情況，迅速的恢復窗口，使 TCP 的性能有效的得

8、到改善。最后，可以通過共享 TCP 解決衛(wèi)星鏈路長延時的問題，切實提高數(shù)據(jù)傳輸速度，更好的啟動并協(xié)調(diào)新連接。4.1.2 鏈路層 這是一種基于數(shù)據(jù)鏈路層提高 TCP 性能的措施， 能夠有效地解決偵查數(shù)據(jù)的丟失并給出及時的反應，合理的解決丟 包問題，在物理層面上，鏈路層協(xié)議能夠通過 ARQ 協(xié)議進 行數(shù)據(jù)幀的傳輸，提高數(shù)據(jù)幀的準確性以及發(fā)送率，有效的 防止數(shù)據(jù)幀的丟失情況。除此以外在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，也經(jīng) 常應用自適應前向糾錯技術進行數(shù)據(jù)差錯的糾正，在衛(wèi)星鏈 路的誤碼率方面發(fā)揮著重要的作用。4.2 從衛(wèi)星鏈路的角度研究的改進措施4.2.1 TCP Spoofing 技術 這種技術也可以稱為協(xié)議欺騙技

9、術，能夠使應答信息及時的發(fā)送，使數(shù)據(jù)傳輸速率切實的得到提升，另外，它還能 重新傳送丟失的數(shù)據(jù)，能夠減少發(fā)送端到接收端信息的延時 時間，使鏈路的性能大大增強。4.2.2 TCP Splitting 方案 這種方案能夠有效的分開 TCP ，使衛(wèi)星網(wǎng)絡的特性能夠更好的得到應用，同時也不會對服務器協(xié)議以及客戶機造成 影響， 可以使網(wǎng)絡的穩(wěn)定性得到增強， 使 TCP 數(shù)據(jù)傳輸性能 切實的提升。5 總結 總而言之，增強 TCP 協(xié)議應用性能的措施各有其特點，改進方案也各有其優(yōu)缺點，因此，在衛(wèi)星網(wǎng)絡中應用時應該根據(jù)實際的需要以及實際情況辯證的分析，同時，要全面綜 合的考慮衛(wèi)星鏈路的特性，有針對性的提高 TCP 的傳輸性 能，使其在衛(wèi)星網(wǎng)絡通信中的應用更加廣泛。參考文獻1陳康.TCP協(xié)議在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中的運用優(yōu)化J.煤炭技術， 2011， 30（7）： 149-151.2葉