[发明专利]空间网络传输控制协议

说明书

本发明公开了一种空间网络传输控制协议，包括以下步骤：使用TCP Hybla的拥塞控制算法，其中，在每次调整完拥塞窗口后，启动一个定时器，以半个RTT为间隔再次增加拥塞窗口，实现高时延网络拥塞控制机制；通过配置路由器或者交换机显式通告发送方拥塞的发生，其中，当发送方收到显式拥塞的通告后，按照预设规定减少发送速率，实现基于ECN的拥塞判定；通过应用进程提供连接保活最小时间参数，其中，应用进程通过设置参数以配置空间网络传输控制协议长连接的最短存活时间。该方法在拥塞控制和可靠传输方面更适用于空间网络的环境，有效提高了传输控制的适用性、稳定性和可靠性，简单易实现。

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，特别涉及一种空间网络传输控制协议。

背景技术

空间网络中的通信信道的特性与地面网络不同，空间网络会对地面网络使用的TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)可靠传输协议产生严峻的挑战：

(1)链路误码率高：TCP使用丢包作为拥塞发生的信号，当发生丢包时，速度会降低。但是在空间网络中丢包的原因还包括链路的错误传输。对于卫星链路，位错误概率大约为10-7。如果遇到雨衰，误码率会大大增加，由于误码导致的丢包甚至能够超过50％，在极端情况下信道不能正常通信。在这种情况下，频繁的丢包会使得TCP无法维持较高的发送窗口，并且会进行大量重传。最终传输吞吐量会显著下降。

(2)传播时延大：受通信设备之间的距离的影响，空间网络端系统之间的时延会比地面网络时延要大很多。当地面站要借助同步卫星通信时，一个RTT(Round-Trip Time，往返时延)的传播时延就超过500ms。远高于地面网络的传播时延。TCP的速度增加依赖于ACK(Acknowledgement，确认字符)的到达，RTT越大，速度增加越慢。特别的，TCP的慢启动会受高延迟影响较大，发送方需要更长的时间收敛到稳定状态；高延迟也使得路径上的信息，如：丢包、延迟变化等到达端系统的时间变慢，间接影响性能。

(3)链路带宽不对称：受卫星等航天器设备的发送天线大小的限制，链路会出现不对称的情况。极端情况下卫星信道的上行下行带宽比例能够达到1:1000，这会导致在使用TCP的时候，可能出现由于ACK导致的拥塞。

(4)链路易中断：由于空间网络的载体可能在通信时进行移动，空间链路可能并不稳定。传统TCP需要通信双方是可以直接连接传输的，这一假设在空间网络中并不一定成立。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种空间网络传输控制协议，该协议在拥塞控制和可靠传输方面更适用于空间网络的环境，有效提高了传输控制的适用性、稳定性和可靠性，简单易实现。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种空间网络传输控制协议，包括以下步骤：使用TCP Hybla的拥塞控制算法，其中，在每次调整完拥塞窗口后，启动一个定时器，以半个RTT为间隔再次增加拥塞窗口，实现高时延网络拥塞控制机制；通过配置路由器或者交换机显式通告发送方拥塞的发生，其中，当所述发送方收到显式拥塞的通告后，按照预设规定减少发送速率，实现基于ECN(Explicit Congestion Notification，显式拥塞通告)的拥塞判定；通过应用进程提供连接保活最小时间参数，其中，所述应用进程通过设置所述参数以配置所述空间网络传输控制协议长连接的最短存活时间。

本发明实施例的空间网络传输控制协议，通过使用TCP Hybla的拥塞控制算法，并通过配置路由器或者交换机显式通告发送方拥塞的发生，通过应用进程提供连接保活最小时间参数，从而在拥塞控制和可靠传输方面更适用于空间网络的环境，有效提高了传输控制的适用性、稳定性和可靠性，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的空间网络传输控制协议还可以具有以下附加的技术特征：