[发明专利]一种MAC-TCP跨层优化拥塞控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线卫星通信技术领域，特别涉及一种MAC-TCP跨层优化拥塞控制方法及系统。

背景技术

随着陆地蜂窝4G技术的正式投入商用，当前，无论在学术界还是工业界，国内外关于第五代移动通信网络(5G)的研究均已如火如荼的开展。而为了弥补陆地蜂窝系统覆盖范围的问题而引入的卫星通信系统中的3G技术也日渐成熟，与陆地蜂窝系统相对于的下一代移动卫星通信系统也成为了研究热点。

下一代移动卫星通信旨在提供更广泛类型的服务、更高的传输速率，其主要特点为集合了4G中的关键技术：正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)、多点协作传输(Coordinated Multiple Points Transmission/Reception，CoMP)。但是新的4G技术跟卫星通信系统相结合产生了不同于陆地蜂窝系统的特点。

从同步卫星无线资源管理的功能实现方面看，无线资源管理体系包括卫星MAC协议、接入控制机制、链路层带宽分配和物理层资源分配等核心功能。其中，卫星MAC协议是无线资源管理体系的基本框架，主要功能是解决多用户以何种方式共享无线资源的问题。现有卫星MAC协议分为三大类，包括随机接入类、带宽固定分配类、带宽按需分配类。目前带宽按需分配方式已经成为同步卫星通信系统设计与实现的趋势，但由于GEO卫星链路的长传播延时，带宽请求/分配过程增加了业务时延。因此，高资源利用率与低业务时延之间的矛盾是基于带宽按需分配的无线资源管理体系需要解决的一个核心问题，是近年来的研究热点。

MAC层无线资源管理所要面临的难题在于如何在系统资源利用率和用户QoS满意度之间达到一种平衡。从系统的角度看，通常希望达到系统资源的最大利用率或容纳最多的接入用户，从而达到效益最大化；而从用户的角度则希望无论何时何地系统都能够提供足够的资源供用户接入，以得到满意的QoS。

TCP协议是针对有线网络设计的一种窗口协议，现在广泛应用于移动终端与同步卫星通信系统之间的通信，由于移动网络具有更高的时延和误码率，而地面有线网络的TCP协议通常将丢包视作网络拥塞，因此会降低系统整体的吞吐量；此外，由于空口环境的快速变化，TCP的发送方往往不能及时掌握无线链路和带宽的快速变化，造成缓冲区溢出而产生丢包。

对于同步卫星通信系统，由于卫星处于距离地面很高的同步卫星轨道，信号的往返时延(Round-Trip Time，RTT)可达500ms，因此需要在保证不增加丢包率的前提下，减少时延带来的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何在不增加丢包率的前提下，减小时延带来的影响。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种MAC-TCP跨层优化拥塞控制方法，所述拥塞控制方法包括以下步骤：

S1：同步卫星判断哪些移动终端在所述同步卫星的MAC层所积压的TCP数据包发生超时，并通过网关将拥塞警告发送至相应的移动终端；

S2：所述移动终端接收到所述拥塞警告后，判断是否存在虚假超时，若是，则执行步骤S3；

S3：所述移动终端判断所述虚假超时是否由于用户信道衰落所引起，若是，则直接采用拥塞避免方法，直至用户信道衰落结束，若否，则先采用快速恢复方法，再采用拥塞避免方法。

其中，步骤S1之前还包括：

S0：所述同步卫星获取所有移动终端的TCP数据包到达所述同步卫星的MAC层的速率和所有移动终端的TCP数据报在所述同步卫星的MAC层的积压情况；

步骤S1中，所述同步卫星根据获取到的速率和积压情况判断哪些移动终端在所述同步卫星的MAC层所积压的TCP数据包发生超时。

其中，所述积压情况包括：数据量和时延。

其中，步骤S2具体包括：

S201：所述移动终端接收到所述拥塞警告后，对数据超时进行检测，若检测到数据超时，则将检测到的数据超时时间减去所述拥塞警告的接收时间，以获得时间间隔；

S202：所述移动终端将所述时间间隔与预设间隔相比，若不大于，则判断为发生虚假超时，并执行步骤S3。

其中，步骤S202中，若大于，则返回步骤S1。

其中，步骤S201中，若未检测到数据超时，则返回步骤S1。