具有动态激光星间链路的低轨巨型星座按需路由

低地球轨道 (LEO) 卫星巨型星座正开始引入激光星间链路 (LISLs)，以将互联网延伸至地球上最偏远的地区。由于建立这些链路的过程会产生数秒量级的建立延迟，通常会提前建立静态网络拓扑，随后将其用于路由计算。然而，这会导致即使链路未被用于转发流量时也保持激活状态，从而造成能效低下。受 LISL 建立延迟正逐渐减小的技术进步所启发，我们预见了可以按需计算路由并建立动态 LISL 的场景。这将需要把建立延迟视为影响端到端延迟的惩罚。在本文中，我们提出了一个在代价函数中考虑这些惩罚的非线性优化模型，并提出了三种以易处理的方式求解该问题的启发式算法。这些算法在性能与计算复杂度之间建立了不同的权衡。我们在 Starlink 第一阶段第二版星座中广泛分析了平均延迟、路由变化率、中断概率和抖动等指标。结果表明了自适应路由方案根据链路建立延迟而定的优势。具体而言，更复杂的方案能够以增加执行时间为代价降低平均端到端延迟。另一方面，根据最大可容忍延迟，可以使用计算复杂度较低的方案，这对于未来的卫星巨型星座将更具可扩展性。