具有卫星链路的TCP/IP网络性能测量方法研究

　　1概述

　　一个用于测控的TCP/IP网络系统，传输了包括视频、语音和实时数据等多媒体信息。由于该系统运行在一个不可到达的环境，对其业务承载能力及传输质量的评估需要在模拟系统上进行，包括建设网络实验平台、设计合理的测量方法、研制性能测试综合软件等。通过在模拟平台上测量信号传输质量及网络性能，整理和分析测试数据，参考设计实际网络配置和对实际网络进行性能评估。该网络包括一条长链路的卫星接入信道，传输速率具有可任意设置的特点。

　　为了实现上述目标，开展了以下工作：①构建仿真网络实验平台，具有大延时特性和莱斯噪声的卫星模拟链路;可手动设置接入带宽，最高传输速率为2Mb/s, 可变速率为n?64Kb/s;②模拟接入多路数字视频和语音，通过增减业务数来控制网络背景流量;③在具有一定背景流量的情况下，通过增减可控速率的数据业务，对网络传输能力和信号传输质量进行测量，测量内容包括链路可用带宽、链路时延和时延抖动，数据信号丢包率等;④根据所测数据来分析网络参数和传输质量之间的关系，绘制曲线并归纳模型，为网络设计及信道租用提供依据。

　　2卫星链路模拟器的设计

　　在卫星信道上采用TCP协议进行高速数据传输时，会受到BDP(时延带宽积)的“瓶颈”制约[1]。TCP是采取超时重发的策略来进行流量控制的,其窗口字节(在TCP协议中是16比特)制约了数据的传输性能，传统TCP中的16比特窗口限制了最大的时延带宽积只能为64K，这使得在长延时链路上的吞吐量受到很大的限制。(向同步轨道卫星传输数据，其时延约为200ms)[2]，可以得到:64kb/0.2=320k。为了适应这一特点，应允许“大窗口” 存在，使窗口值超过64K，这样在信道上同时可以有更多的数据分组在传输，缓解时延长带来的影响，TCP在避免出现拥塞的前提下会逐渐增大窗口值以提高传输效率。

　　在卫星通信中,误码率较高也是必须注意的一个特点。同其他无线通信方式一样，信息易受白噪声、突发噪声的干扰，气候等各种因素都会对信道的误码特性产生影响。在数据的收端，TCP通过“校验和”决定数据是否受到干扰，“校验和”错误的数据包将被丢弃。然而在数据的发端，TCP假定数据未正确到达的主要原因是信道拥塞，将通过对发送窗口的调整来适应信道特性。这样数据传送速率将逐渐降低，将导致卫星通信效率的低下。

　　如上所述，实验网络中的卫星信道模拟器将具有以下特点：①只涉及星地链路;②卫星链路模拟器主要考虑传输时延和无线误码两大基本特性。