基于處理時延的衛星網絡TCP擁塞控制算法*

戴帥，肖楠，梁俊，袁天

(空軍工程大學 信息與導航學院，陜西 西安 710077)

0 引言

下一代衛星網絡是基于IP(internet protocol)的寬帶通信網絡。低軌(low earth orbit,LEO)衛星由于軌道高度低，具有傳輸時延和空間損耗小、通信距離遠、組網方式靈活、抗毀和抗干擾能力強以及能夠實現全球覆蓋等一系列優點。TCP(transmission control protocol)協議作為當前IP網絡主要使用的傳輸控制協議，其在LEO衛星網絡中的應用得到了廣泛的關注和研究。

目前，國內外有關衛星網絡TCP擁塞控制算法的研究成果大量涌現，如TCP Reno，TCP New Reno，TCP SACK，TCP Hybla以及TCP Vegas等[1]。其中，TCP Vegas算法能較好地預測網絡帶寬使用情況，有效應對衛星網絡的長時延、高帶寬等特點，在衛星網絡中有廣泛的應用前景。因此，如何在衛星網絡中更有效地使用TCP Vegas算法也是近年來研究的熱點。文獻[2]通過降低擁塞窗口增長速率提出了一種改進型的TCP Vegas 1算法，該算法通過犧牲系統吞吐量有效降低了網絡的擁塞概率；文獻[3]提出了一種Vegas-b算法，該算法通過加大擁塞窗口的增長速度克服了與TCP New Reno共存時的缺陷，并且能獲得比TCP New Reno更大的帶寬，提高了協議的公平性。文獻[4]中提出了一種改進的Vegas A算法，通過動態調整α和β值，改善擁塞控制機制，從而自動適應網絡狀況的變化，算法的改進主要表現于擁塞避免階段。

上述改進算法都是基于衛星鏈路的往返時延(round trip time，RTT)測量進行設計的，且大都是基于靜止軌道衛星網絡環境進行實驗仿真，并沒有考慮衛星節點間距離快速變化和高速移動的問題。在LEO衛星網絡中，由于衛星之間快速的相對移動、衛星網絡拓撲結構動態變化，使得衛星鏈路的往返時延不斷變化，導致TCP Vegas算法不能準確地計算網絡的期望吞吐量，從而造成網絡資源的浪費。……