通过拉格朗日对偶优化 LEO 星座中的激光卫星链路匹配与交通流路由

低轨道（LEO）星座大大扩展了未来无线系统的覆盖范围和韧性。在星座内部，激光星际链路（LISL）实现高容量、远程连接。现有的LISL方案常忽视激光通信终端（LCT）的机械限制，以及由用户和网关分布不均导致的非均匀全球交通配置，导致吞吐量次优、LCT/LISL underutilization，尤其是当每颗卫星仅携带少数LCT时。本文研究在考虑现实LCT机械限制和全球交通配置的前提下，对LCT连接和交通路由联合优化，以最大化星座吞吐量。该问题形式化为一个NP难的混合整数规划，将LCT连接与流量变量耦合，在链路容量约束下求解。由于其不可计算性，我们采用拉格朗日对偶松弛，将耦合约束分解为LCT连接的加权图匹配、加权最短路径路由任务，以及用于速率分配的线性规划。此时，拉格朗日乘子反映卫星之间的拥塞权重，联合指导匹配、路由和速率分配。次梯度法优化乘子，具有可证明的收敛性。使用真实星座和陆地数据进行仿真显示，我们的方法通过最高达$35$--$145$显著提高了网络吞吐量，优于现有的非联合方法。