基于卫星的TCP慢启动算法的改进

摘 要：空间数据传输误码率高、数据往返时延长、非对称信道、间歇性链路中断等特点，使传统的TCP协议在空间链路上的传输性能受到严重的影响。该文通过增大慢启动中拥塞窗口的初始值对慢启动进行改进。并用NS-2进行仿真，证明大的cwnd能来减少慢启动所需时间，提高TCP协议性能。

关键字：空间通信 TCP 性能改进 NS2

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-01

在卫星通信系统中，由于各种因素的干扰，使得TCP协议在卫星链路上的性能受到严重的影响，从而降低了系统资源的利用率。这就需要设计满足空间网络要求和特点的传输控制协议。

1 影响TCP性能的卫星链路特性

影响TCP端到端性能的主要因素有3个：长传播延时[1]、高误码率和信道非对称性，这严重降低了TCP协议的传输性能[2]。传播延时的TCP链路，拥塞窗口增长较慢是面临的主要一个主要问题。RTT（Round-trip times）是重要的拥塞窗口增长参数。由于RTT和拥塞窗口的相关性增长，RTT越长，cwnd增长的越慢，在慢启动期间滞留的时间越长，导致短连接不能充分利用链路带宽。

2 慢启动算法的改进

可以通过增大初始窗口的值来使慢启动所需要的时间有所缩减[3]。为减少慢启动阶段消耗的时间，解决大传播时延对卫星信道的影响，一个很好的方法是增大慢启动中拥塞窗口的初始值，公式为[4]：

3 仿真及结果分析

仿真环境中，RTT为500ms，带宽为2Mb/s的单连接卫星链路。用户与卫星之间的信道带宽为10Mb/s，链路时延为5ms 。

改变初始窗口的模拟中，分别对初始窗口为1、2、3做了模拟比较。在不同的初始窗口下，其它的实验条件没有任何改动，因此可以最真实的反应初始窗口对传输的影响。

WindowInit=1和WindowInit=2的cwnd比较 WindowInit=2和WindowInit=3的cwnd比较

从图上可以看出，拥塞窗口取样值在初始窗口为2时的总是先于初始窗口为1 时达到较大的值。经计算，初始窗口为1使拥塞窗口的均值为10.0655；在初始窗口为2时，拥塞窗口的均值为11.2992；从图可以看出，初始窗口为3时，在一开始cwnd就达到峰值，在以后不远处又有一次较高的值出现。但是从cwnd的均值看来，初始窗口为2时的传输速率要稍好。

参考文献

[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.