尉軍輝

摘要：由于衛(wèi)星網絡信道的帶寬不對稱性，使得下行鏈路帶寬遠遠大于上行鏈路帶寬，當正向鏈路的數據包還遠沒到達擁塞時，反向鏈路的確認包有可能擁塞。本文對衛(wèi)星網絡的tcp的反向鏈路進行擁塞控制，在提高網絡帶寬利用率、通信效率提升等方面做了改進，并對其確認機制SNACK機制進行擴展，最后在opnet上進行了仿真測試，證明了添加反向擁塞控制可以改進網絡帶寬利用率。

關鍵詞：opnet仿真 反向擁塞控制 衛(wèi)星網絡

中圖分類號：TP393.04 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0028-01

1 引言

由于衛(wèi)星通信鏈路具有正反向鏈路帶寬不對稱的特征，因此在正向鏈路高速傳遞數據分組時極易發(fā)生反向鏈路的擁塞現象，目前不管是tcp Reno還是TCP vegas對衛(wèi)星反向鏈路擁塞控制的很少，而當鏈路發(fā)生擁塞時，大多都是降低發(fā)送端分組的發(fā)送頻率，這雖然能緩解擁塞，但是以降低吞吐量為代價。此外，由于空間通信鏈路具有傳輸時延大的特征，用傳統的ACK確認機制已不能滿足要求。本文深入研究SNACK即否定性確認機制，使用SNACK代替ACK，提高衛(wèi)星網絡帶寬利用率。

2 擁塞控制原理概述及改進

2.1 擁塞控制算法

TCP Reno擁塞控制主要是采用了控制發(fā)送端的發(fā)送速率，從而控制網絡的負載。TCP 協議采用一種加法增加乘法減少（AIMD）的擁塞控制算法。發(fā)送方維持著一個擁塞窗口，當發(fā)送方發(fā)現窗口內的一個報文發(fā)生丟失，則認為這個丟失是由網絡擁塞造成的，于是將窗口大小減半，以減小發(fā)送速率，從而避免擁塞的加重。如果窗口中的報文沒有發(fā)生丟失，則表明目前網絡狀況良好，發(fā)送者將窗口大小加大，進而增大了報文的發(fā)送速率。在衛(wèi)星網絡中，由接收端控制確認包的的數量，當確認包由于數量過于多，造成衛(wèi)星網絡反向擁塞，將接收端的窗口大小減半，從而避免擁塞。

2.2 基于SNACK的改進的擁塞控制

選擇性否定確認（SNACK）是由選擇性確認（SACK）與否定性確認（NAK）組成的。tcp reno采用ACK確認，由于衛(wèi)星網絡誤碼率較高，延時較大，使得網絡易出現誤碼丟包，于是對有的數據要經過多次重傳才能到達，導致帶寬的極大浪費。而SNACK當接收端的接收數據緩存中可能存在多個數據錯誤空洞，SNACK向發(fā)送端導致這些數據的否定信息，發(fā)送端會根據定時器來發(fā)送指定的報文段。相對于SACK，NAK，更能節(jié)省網絡帶寬，是一種適合衛(wèi)星網絡傳輸的確認機制。

偽代碼如下：

If（receive-SNACK）//接收到SNACK

{op_pk_send（lost-packet）；根據接收到的SNACK指示，重傳丟失的數據段

Reset retransport timer；//重置重傳定時器

}

If（receive_ACK）//接收到正常ACK

{

op-pk_send（next-packet）//根據確認發(fā)送下一個數據段

Reset retransport timer；//重置重傳定時器

}

本文采用Reno，即傳統的擁塞控制，在發(fā)送端不變，在接收端通過添加擁塞控制，同時改用SNACK，而不用ACK，對提升衛(wèi)星網絡帶寬利用率有重大的意義。

3 仿真實驗分析

本文采用了在opnet仿真平臺下，在兩臺機器上安裝了TCP協議，并對TCP協議進行修改，并導入STK，通過對其吞吐量等監(jiān)測，仿真結果如圖1。

由圖1可知添加了反向擁塞控制后，使其正向鏈路寬帶利用率提高，最終使得整個鏈路帶寬利用率提高。

參考文獻

[1]張潤彤.LEO衛(wèi)星環(huán)境下SNACKTCP性能分析[J].計算機學報，2007（02）.

[2]陳明玉.SCPS_TP協議在衛(wèi)星通信系統中的應用研究[J].電子設計工程，2010（08）.

[3]劉益洪.TCP_IP協議的擁塞控制策略[J].通信技術，2008（07）.