卫星网络的拥塞控制策略研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:taibei
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随着人们不断增长的多媒体通信需求和日益增大的带宽需要,下一代全球信息网络必将向新一代Internet,新一代移动通信网以及下一代卫星通信网的异构结合的方向发展,而卫星网络也将在全球互联网中扮演更加重要的角色。带宽的发展对卫星网络的服务质量(Quality of Service, QoS)提出了新的要求,保证信息在卫星网络中传输的高效性、稳定性、可靠性成为重中之重。因此,进行卫星网络拥塞控制研究具有十分重要的意义。论文在研究拥塞控制原理的基础上,主要从卫星网络的主要特点出发,对卫星网络中的拥塞控制策略进行了深入的研究,论文主要的研究工作为:(1)在研究传统TCP拥塞控制算法在卫星网络上的不适用性和分析卫星网络中经典TCP拥塞控制算法的优劣的基础上,提出了针对卫星网络的基于带宽估计的窗口恢复改进TCP拥塞控制算法TCP-BRE。算法通过可用带宽估计提高了窗口增大速度,通过引入窗口加速因子加快丢包后的窗口恢复速度,同时增加了丢包检测机制来区分丢包原因,减小误码对TCP性能的影响,仿真研究了算法的吞吐量性能。研究结果表明,TCP-BRE在卫星网络传输条件下与Reno相比,能够更快的传输小数据量短流,并有效提高了稳态吞吐量,在误码条件下吞吐量仍能保持在很高的水平。TCP-BRE算法有效提高了卫星网络的资源利用效率。(2)在分析经典主动队列管理的算法并指出这些算法在卫星网络中的不适用性的基础上,提出了一种基于链路误码率的自适应随机指数标记算法EAREM。该算法在星载路由系统中,基于REM算法,结合卫星链路误码率高的特点,在价格中增加了误码率项并改进了REM参数自适应的方式。算法通过价格机制降低了误码率较高的输入流的占用带宽,从而降低了整个网络因误码造成的丢包,仿真研究了算法的队列长度稳定性和丢包率等性能。研究结果表明:EAREM在卫星高误码率网络中比AREM、REM算法有更低的丢包率,同时保证了队列长度的稳定性,提高了响应速度。EAREM算法还能够根据不同输入流所经链路的误码率情况,完成带宽的合理分配。在误码率突变情况下,算法也有较好的适应性。(3)在分析针对缓存门限优化的随机流模型(SFM)原理基础上,提出了一种基于随机实验法的SFM动态缓存门限优化算法。算法首先提出基于输入反馈的星载路由器随机流模型,在此模型上构建平衡丢包、时延性能的代价函数,并考虑星载路由处理能力采用随机试验法来实现缓存门限值的动态优化。仿真研究了算法的缓存门限值收敛性能。研究结果表明所提的基于随机试验法的SFM动态缓存门限优化算法收敛性能较好,在不同门限初值情况下能达到较快的收敛,且算法复杂度低,易于在星载路由器上部署。论文还深入探究了平衡系数、反馈因子、业务流速比例等关键参数对收敛曲线的影响。
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