基于衛星的TCP慢啟動算法的改進

摘 要：空間數據傳輸誤碼率高、數據往返時延長、非對稱信道、間歇性鏈路中斷等特點，使傳統的TCP協議在空間鏈路上的傳輸性能受到嚴重的影響。該文通過增大慢啟動中擁塞窗口的初始值對慢啟動進行改進。并用NS-2進行仿真，證明大的cwnd能來減少慢啟動所需時間，提高TCP協議性能。

關鍵字：空間通信 TCP 性能改進 NS2

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）12（c）-00-01

在衛星通信系統中，由于各種因素的干擾，使得TCP協議在衛星鏈路上的性能受到嚴重的影響，從而降低了系統資源的利用率。這就需要設計滿足空間網絡要求和特點的傳輸控制協議。

1 影響TCP性能的衛星鏈路特性

影響TCP端到端性能的主要因素有3個：長傳播延時[1]、高誤碼率和信道非對稱性，這嚴重降低了TCP協議的傳輸性能[2]。傳播延時的TCP鏈路，擁塞窗口增長較慢是面臨的主要一個主要問題。RTT（Round-trip times）是重要的擁塞窗口增長參數。由于RTT和擁塞窗口的相關性增長，RTT越長，cwnd增長的越慢，在慢啟動期間滯留的時間越長，導致短連接不能充分利用鏈路帶寬。

2 慢啟動算法的改進

可以通過增大初始窗口的值來使慢啟動所需要的時間有所縮減[3]。為減少慢啟動階段消耗的時間，解決大傳播時延對衛星信道的影響，一個很好的方法是增大慢啟動中擁塞窗口的初始值，公式為[4]：

3 仿真及結果分析

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

改變初始窗口的模擬中，分別對初始窗口為1、2、3做了模擬比較。在不同的初始窗口下，其它的實驗條件沒有任何改動，因此可以最真實的反應初始窗口對傳輸的影響。

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時的總是先于初始窗口為1 時達到較大的值。經計算，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，擁塞窗口的均值為11.2992；從圖可以看出，初始窗口為3時，在一開始cwnd就達到峰值，在以后不遠處又有一次較高的值出現。但是從cwnd的均值看來，初始窗口為2時的傳輸速率要稍好。

參考文獻

[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.