7、面向长寿命 TCP 连接的卫星信道动态跨层控制策略

面向长寿命 TCP 连接的卫星信道动态跨层控制策略

1. 引言

卫星系统面临着可变负载的多媒体流量以及具有大传播延迟的可变信道条件。这种操作条件的变化，一方面是由于流量负载的变化，另一方面是由于恶劣大气事件导致卫星链路信号衰减，特别是在 Ka 频段（20 - 30 GHz）的传输受影响较大。因此，使用自适应网络管理和控制算法来维持传输数据的服务质量（QoS）至关重要。

我们考虑的场景是一个地球静止卫星网络，由 N 个站组成，其中一个主站负责控制对卫星带宽这一公共资源的访问，N - 1 个流量站交换非实时（批量）流量。这些流量由多个长寿命 TCP 连接组成，网络中的任何站都可能与其他站建立此类连接。

在本研究中，我们采用在物理层面操作的方法，通过牺牲卫星链路的带宽来降低因数据损坏导致的数据包丢失率。自适应技术不会干扰 TCP 栈的正常行为，端到端协议保持不变，而卫星链路的传输参数会进行适当调整。我们研究的是针对卫星链路上多个源 - 目的（SD）对的长寿命 TCP 连接的带宽、比特和编码率分配方法，目标是满足一些全局最优准则，可能涉及吞吐量、连接之间的公平性或两者的结合。我们将这些分配策略称为 TCP - CLARA（跨层资源分配方法）。

2. 长寿命 TCP 连接吞吐量估计

当多个长寿命 TCP 源共享同一瓶颈速率链路时，如果所有连接的延迟相同，它们将获得链路带宽的均等份额。由于地球静止卫星引入的延迟相当高（超过半秒），可以合理假设卫星接入网络在整个链路路径中引入的额外延迟相对于卫星延迟可忽略不计，并且所有连接具有相同的延迟。

为避免耗时的仿真，我们可以对 TCP Reno 代理的吞吐量进行合理估计。可以使用从相关研究