TCP协议在卫星通信网络中的运用

摘要由于自身具有独特的优势，卫星通信在互联网中发挥着重要的作用，并且随着科学技术的进步，在互联网宽带接入方面实现了较大的发展。作为一种重要的传输协议，TCP协议近年来在互联网中应用的更加广泛，但是当在卫星网络中应用此协议时，往往会由于卫星链路的弊端的影响使TCP的性能受到了很大的干扰。为此，TCP协议在卫星通信网络中的应用引起了人们更加密切的关注。本文将简要的提出TCP协议以及卫星通信的内涵，并对卫星通信系统中改进TCP协议的性能的措施进行研究，希望为相关的研究者提供一定意义上的理论参考。

【关键词】TCP协议卫星通信网络卫星链路

近年来，随着互联网技术的不断发展，互联网在世界范围内的应用更加广泛，在获得较大发展机遇的同时也面临着更加复杂的问题和更多的挑战，在新的形势下，卫星网络成为了互联网改变现状的重要选择，然而互联网连接卫星时，TCP协议的应用性能问题成为了一个突出的问题，因此，必须刻不容缓的以有效的措施增强TCP的性能，促进互联网以及卫星通信的深入发展。

1 TCP协议的概念

TCP协议是协议栈主要协议之一，能够服务于协议栈的传输层，能够为应用程序提供更加可靠的优良的数据传输服务，其在不断的发展中出现了形式各样的版本，能有有效的控制有线网络拥塞问题，TCP协议的不断发展和成熟为互联网的广泛应用奠定了坚实的基础。

2 卫星通信的含义

卫星通信是通过人造地球卫星实现无线电波的转发以

及发射完成地球站通信的技术，其系统主要包括四个部分，卫星通信相比于其他的通信方式，具有明显的优越性，在监测环境、防护灾害、探测资源以及侦查军事等多方面发挥着重要的作用，在通信领域中有着尤其重要的地位。在新工具、新材料以及新技术不断出现的情况下，卫星通信的发展前景必定更加广阔和美好，为国民经济的深入发展产生的贡献必将更加巨大，在产业信息化方面将扮演中重要的角色。

3 卫星链路对TCP性能的影响

首先，由于卫星链路具有长传播延时的特点，往返传播延时相对于地面网络要长得多，导致TCP的性能在一定程度上受到了很大的干扰，尤其是在拥塞窗口方面，增长的速度相对较慢，文件的传输速度受到了很大的影响，运作难以高效、迅速以及便捷，大大的降低了宽带的利用率。在丢失检测以及恢复方面时间耗费的更多，，由于往返时间较长，链路的可用宽带的使用也受到了较大的影响、另外，在接收窗

口时，宽带的卫星通道难以得到全面的利用，导致窗口受到了很大的限制。

其次，由于卫星链路具有较高的误码率，导致TCP协议面临着很大的困境，尤其是很难区分受损丢失以及拥塞丢失，导致传输速率的大大降低以及数据传输受到限制。另外，一旦发生丢失数据包的情况时，很多版本的TCP协议并不能通过合理有效的措施进行及时的处理，一旦丢失连续下去将大大的削减拥塞窗口。特别是TCP协议即使比较先进，也很难处理数据包持续丢失的情况，而且数据包的恢复也会耗费很多的时间。

最后，卫星链路的宽带具有非对称性。卫星通信系统有关的设备价格高，转发器的资源有限，很多卫星网络经常会利用小信道宽带的拓扑结构，给TCP的应用性能造成了很大的影响，具体体现在以下几个方面：第一，由于链路具有非对称性，在TCP协议的运行过程中，通常会因宽带容量的约束导致链路传输在发送到发送端时，很难保障准确性以及及时性，拥塞窗口受到了很大的影响，链路的吞吐量受到了很大的限制。第二，接到相关的指示以及确认后，TCP在数据包的传输过程中，通常会尽量的保障数据传输的平滑以及稳定。一旦缓冲区发生溢出情况时，很容易导致确认发生丢失，给数据的传输造成了影响，不规则重传现象以及突发情况尤其突出，间接地造成剩余窗口边界发生跳转，突发情况更加

明显。第三，ACK发生溢出而导致丢弃以及因为排队延迟了传输的时间时，会造成超时重传的严重现象，给TCP的发送端的状态造成了很大的干扰，这就造成卫星链路宽度很难得到全面的应用，导致TCP传输性能受到的影响更加严重。

4 在卫星通信系统中加强TCP协议性能的措施

在通信领域，TCP协议的传输性能以及相关的改进策略受到了密切的关注，引起了世界范围内的研究人员的不断研究和深入的探究，TCP协议在卫星通信系统中性能的加强主要是从以下两个方面进行考虑：

4.1 从TCP/IP协议角度研究的改进措施

4.1.1 端到端

首先，可以利用更大的初始窗口大大的节省慢启动所耗费的时间，利用字节技术的方法解决慢启动时发送端的数据延时问题，通过更大的窗口尺寸的应用增强网络的吞吐量，利用选择性确认有效地解决数据包丢失的问题，使协议的传输性能进一步提升，除此以外，也可以利用前向确认更好的控制数据传输，有效地改善拥塞控制，通过这些措施实现TCP性能的增强。

其次，可以通过TCP-Peach算法准确的判别链路丢失情况，迅速的恢复窗口，使TCP的性能有效的得到改善。

最后，可以通过共享TCP解决卫星链路长延时的问题，切实提高数据传输速度，更好的启动并协调新连接。

4.1.2 链路层

这是一种基于数据链路层提高TCP性能的措施，能够有效地解决侦查数据的丢失并给出及时的反应，合理的解决丢包问题，在物理层面上，链路层协议能够通过ARQ协议进行数据帧的传输，提高数据帧的准确性以及发送率，有效的防止数据帧的丢失情况。除此以外在卫星通信系统中，也经常应用自适应前向纠错技术进行数据差错的纠正，在卫星链路的误码率方面发挥着重要的作用。

4.2 从卫星链路的角度研究的改进措施

4.2.1 TCP Spoofing技术

这种技术也可以称为协议欺骗技术，能够使应答信息及时的发送，使数据传输速率切实的得到提升，另外，它还能重新传送丢失的数据，能够减少发送端到接收端信息的延时时间，使链路的性能大大增强。

4.2.2 TCP Splitting方案

这种方案能够有效的分开TCP，使卫星网络的特性能够更好的得到应用，同时也不会对服务器协议以及客户机造成影响，可以使网络的稳定性得到增强，使TCP数据传输性能切实的提升。

5 总结

总而言之，增强TCP协议应用性能的措施各有其特点，改进方案也各有其优缺点，因此，在卫星网络中应用时应该