数据传输协议在卫星网络中的性能分析

TCP协议是目前互联网上广泛使用的数据传输协议,当它用于卫星网络环境时,由于受时延、带宽等因素的影响,协议传输效率明显下降。介绍了为适应卫星网络环境对TCP协议机制的一些改进,和一种专为卫星环境而设计的卫星传输协议－－STP。通过模拟实验对几种协议实现方案的性能进行了分析和比较,实验结果表明：STP协议不仅具有较高的前向吞吐量,而且需要的反向信道带宽更少,在改善卫星系统性能方面优于其他改进方案。     

卫星通信网中TCP加速技术研究

当传统TCP协议应用于卫星网络时,面临各种问题,包括:卫星信道的高传输延时,较大的误码率,带宽不对称等.对卫星信道的特点对TCP性能的影响进行了分析,总结了当前在卫星网络中改善TCP性能的一些措施,并对一些改进的TCP拥塞控制策略进行了性能仿真.最后针对TCP加速技术的研究给出了建议.     

VSAT数据通信网的多址协议

多址协议是VSAT卫星通信网的关键技术之一。在VSAT数据通信网中,为了在传输数字综合业务时,减小传输时延,提高对转发器的利用率,合理地分配带宽而采用各种多址协议。多址协议根据各VSAT小站接入卫星信道的方式,可分为固定分配、随机争用和预约可控三类;根据卫星信道是否划分时隙,可分为"时隙"和"非时隙"两类。     

基于VRNET的卫星路由算法研究与仿真

分析了目前已有卫星路由算法,讨论了其中具有代表性的多层卫星网络路由算法MLSR,在此基础上提出并设计了一种适合LEO&MEO&GE0多层卫星网络的路由算法DTMLSR,该算法充分利用了卫星通信网络的规律性和可预知性,利用地面网关来传输部分链路信息,有效地减少了路由计算开销,缩短建路时间.另外通过增加卫星网络流量监测及接入卫星的选取机制,平衡了网络流量分布,降低了网络的丢包率,并在一定程度上减少了通信业务的端到端时延.     

卫星因特网接入TCP/IP协议的改进与发展

因特网的发展对带宽的要求越来越高 ,现有的地面网络远远不能满足用户的需求 ,交互的、高速的、和因特网结合的新一代卫星通信网络是目前研究的热点。该文分析了传输控制协议 (TCP)的运行机制 ,以及它在高延时带宽积和高突发误码率的卫星信道上传输效率低下的原因。按照从链路层到应用层的分类方法 ,对目前提出的众多对 TCP协议改进方案进行了描述 ,并对各种方案的特点作了简单总结。作为地面网络的补充 ,卫星网络已经成为因特网的重要部分 ,针对卫星网络进行的 TCP协议改进也必将成为未来因特网协议的一部分     

基于软件定义网络的卫星网络路由预置方法

由于卫星网络所拥有的节点负载有限、拓扑变化频繁、通信距离长等特点,常见的动态路由算法在卫星网络上存在路由无法收敛、丢包严重和传输延迟较大等问题.为此,本文提出了一种基于软件定义网络(Software-Defined Network,SDN)的卫星网络路由预置方法.利用卫星网络的运动规律性,由控制器根据网络拓扑变化情况预先计算路由路径,并在卫星链路断开前为相关卫星节点下发新的路由条目,卫星节点在拓扑发生变化后按照新的路由条目转发数据报文.实验表明:本文方法在180个节点的卫星网络中,端到端时延约为100 ms,丢包率约为0.3％,与OLSR相比,延迟和丢包率均降低了90％以上,可以较好地支持大规模星群系统的通信.     

带宽优化的深空快速文件传输协议

针对目前深空文件传输协议可靠传输服务中存在的文件传输时延较长或带宽利用率较低的问题,利用CCSDS文件传输协议(CCSDS file delivery protocol,CFDP)在延迟NAK模式下(deferred NAK)的文件传输时延随协议数据单元(protocol data unit,PDU)长度减小而递减的函数关系,通过优化文件重传阶段的PDU长度,实现高带宽利用率下的文件快速传输. 理论分析和仿真结果表明,在典型的地球-火星通信场景下,本文提出的文件传输协议与CFDP协议相比可以以小于1%的通信带宽为代价缩短文件传输时延约12%,与RSFDP协议相比可以在文件传输时延增加约15%的条件下将通信带宽降低约3%.      

基于深度图强化学习的低轨卫星网络动态路由算法

为了解决高移动性导致卫星网络路由难以计算的问题,融合图神经网络和深度强化学习,提出一种基于深度图强化学习的低轨卫星网络动态路由算法。考虑卫星网络拓扑和卫星间链路的可用带宽、传播时延等约束,构建卫星网络状态,通过图神经网络对其进行表示学习;根据此状态的图神经网络表示,深度强化学习智能体选择相应的决策动作,使卫星网络长期平均吞吐量达到最大并保证平均时延最小。仿真结果表明,所提算法在保证较小时延的同时,还能提升卫星网络吞吐量和降低丢包率。此外,图神经网络强大的泛化能力使所提算法具有更好的抗毁性能。     

具有星际链路的LEO/MEO卫星网络动态路由协议

针对具有星际链路的LEO/MEO卫星网络,设计了一种具有自主运行能力的卫星网络动态路由协议(SDRP).采用时间离散化的链路状态增量更新的虚拟拓扑路由算法,降低了网络开销.提出的多点转发节点选举算法,提高了路由收敛速度和网络资源利用率.仿真结果表明,卫星网络动态路由协议的路由收敛时间远小于网络稳态保持时间,路由收敛时间是OSPF的1/10,平均协议带宽占用率也大大小于OSPF,可以保证卫星网络的信息可靠传送.     

嵌入式系统中RUDP协议的分析与测试

在嵌入式系统中,设备多且分散,使用传统传输协议不能满足实时及可靠性的要求.本文分析研究了一种更适合嵌入式可靠传输的协议——可靠用户数据报协议RUDP,着重将该协议与传统协议在传输速率及可靠性方面进行了测试和比较.     

Logvegas:高速长距离网络中基于Vegas的拥塞控制机制

TCP Vegas是一个著名的传输控制协议,能在早期探测网络拥塞并成功阻止周期性的丢失数据包,但是在高带宽时延积网络中,TCP Vegas在包丢失后恢复到大窗口的行动迟缓,其拥塞控制算法的性能比较差;文章提出了TCP Vegas的一种改进版本的Logvegas,它基于历史拥塞窗口,允许在包丢失事件发生后按对数级速度恢复拥塞窗口;通过在ns2下进行的大量模拟实验表明,Logvegas可以取得比Tcp Vegas更好的传输性能.     

高带宽延迟网络中路由器缓存需求的仿真与分析

本文首先介绍了在当今高带宽延迟网络下路由器缓存需求的研究进展,重点讨论了基于TCP协议模型的五种典型的缓存设置方法,结合NS2仿真实验着重分析了在高带宽延迟网络下各种高速TCP协议和AQM机制与各种缓存设置方法的相互影响,并进一步总结了影响缓存需求的几个主要因素。通过仿真实验与分析得到如下结论：（1）基于不同的假设前提的缓存设置方法适应于不同的网络负载环境,缓存机制的选择取决于网络带宽延迟乘积与流数的比值;（2）在高带宽延迟网络下,当采用高速TCP和主动队列管理机制时缓存需求可以大大减小。     

高速网络传输控制协议研究

随着高速网络的发展,标准TCP的控制方法已经不能适应其发展要求.由于高速网络具有高带宽-延时积的特点,标准TCP的控制机制在高速网络中对拥塞窗口有严重的限制,影响了高速网络的性能.文中结合高速网络的特点,通过源节点基本控制技术、TCP稳态模型分析研究了原有的TCP传输控制技术.最后研究和分析了近年来提出的高速网络传输控制协议.     

天地一体化信息网络的体系结构与协议分析

天地一体化信息网络(space-ground integrated information network,SGIIN)作为未来信息获取、分发、传输和应用的核心基础设施,将对国民经济和社会发展起到非常大的作用.一体化网络的运行环境复杂和应用多样性,对一体化网络的网络架构和协议体系提出了重大挑战.在分析天地一体化网络特点的基础上,提出了两级组网体系,将一体化网络分为一级骨干网和二级接入网,给出了相应的体系架构.比较了不同的传输协议在空间环境下(如长时延、链路误码率高等特点)的性能,给出了量化分析结果;其次,在高度相同的卫星网络场景下,按照卫星网络传输任务的特点,分别从数据包转发、系统复杂度以及可移植性3个方面对不同的卫星网络路由算法进行性能分析.仿真和分析结果表明,基于CCSDS(consultative committee for space data systems)的协议体系可以作为未来天地一体化网络骨干网络的协议体系.     

A distributed routing algorithm based-on simplified topology in LEO satellite networks

In this paper, a distributed routing strategy based on simplified topology (DRBST) was proposed for LEO satellite networks. The topology of LEO satellite networks was simplified aiming at minimizing inter-satellite links handover number. To optimize the route based on the simplified topology, we considered not only the transmission delay but also the queuing delay and the processing delay, which were analyzed using Markov chain and determined using a novel methodology. The DRBST algorithm was simulated in a LEO satellite networks model built using OPNET. The simulation results demonstrate that the low complexity DRBST algorithm can guarantee end-to-end delay bound. Moreover, the routing protocol cost is much less than traditional algorithms.     

基于数据链路层协作机制的SCTP协议改进及其仿真

流控制传输协议（stream control transmission protocol，SCTP）是IETF提出的一种用于有线网络的传输协议，该协议没有考虑无线网络具有的高误码率和较大延迟变化范围的特点．通过引入与802．11MAC层的协作机制对SCTP协议进行改进，使其可以准确地侦测到因无线链路误码而导致的数据报丢失，进而采用错误恢复算法进行处理，以避免拥塞窗口的盲目缩减．仿真实验表明：在异构网络中，改进后的协议能够显著地改善性能，获得更大的吞吐率．     

一种基于跨层设计的简单可靠UDP协议

为了解决TCP(transmission control protocol)和UDP(user datagram protocol)在诸如卫星信道和无线信道等高误码率信道中遇到的问题,提出了一种基于跨层设计的简单可靠UDP协议.通过增加2个字节的包头建立了确认机制和重传机制,保证了数据包的可靠交付;通过增加1个字节的跨层信息,建立了自适应变包长机制,提高了协议效率.分析和仿真结果表明,该协议兼有UDP协议高效和TCP协议保证可靠交付的优点,可以很好地适用于卫星、无线等高误码率信道.     

卫星ATM网络中结合DA协议的接纳控制

为充分利用卫星通信系统的链路资源,针对卫星异步传递模式(ATM)网络的特点,在链路资源按需分配(DA)协议的控制论模型基础上,研究了该协议对业务统计特性的影响,并且基于跨层设计的思路提出了一个结合媒介访问控制层DA协议的接纳控制算法。分析与仿真结果表明:该算法与不考虑DA协议的接纳算法相比,在一定的接纳门限范围内能够接纳更多的连接。该算法增加了网络的业务接纳率,提高了卫星链路资源的利用率。     

战术移动自组网脆弱性分析与仿真

针对战术移动自组网协议的安全性、脆弱性等问题,分析并仿真出适用于战术移动自组网的攻击方案,增强对敌方战场通信电台的控制能力,造成敌方战场通信指挥系统性能衰减甚至瘫痪.该方案从战术移动自组网的介质访问控制(media access control,MAC)层、内联网层、传输层的协议特征分析,解析战术网络电台在MAC层信道竞争接入、内联网层拓扑更新和传输层传输控制协议(transmission control protocol,TCP)的3次握手机制下存在的协议漏洞,并在NS3网络仿真平台中分层构建不同的攻击模型.该模型在内联网层解决了传统移动自组网中路由黑洞攻击不适用于战术移动自组网的问题,同时在传输层重构了TCP半连接队列机制.对比了攻击前网络性能的变化,仿真结果表明,各层实施的攻击技术都能有效降低战术移动自组网的网络性能,验证了所建攻击模型的合理性.