大规模卫星网络中面向实时应用的在线网络切片

在这项工作中，我们研究基于虚拟网络功能、通过卫星网络进行实时通信（RTC）的资源分配策略。借助星间链路（ISLs）、在轨计算与网络虚拟化技术，大规模卫星网络有望以低时延、高带宽为具有多样化功能的 RTC 应用提供全球覆盖。然而，利用间歇性 ISL 实现具特定功能需求的 RTC，需要具有快速响应时间的高效路由方法。我们指出，这种时变图上的路由问题可表述为整数线性规划问题。分支定界法的时间复杂度为 $\mathcal{O}(|\mathcal{L}^{\tau}| \cdot (3 |\mathcal{V}^{\tau}| + |\mathcal{L}^{\tau}|)^{|\mathcal{L}^{\tau}|})$，其中 $|\mathcal{V}^{\tau}|$ 为节点数，$|\mathcal{L}^{\tau}|$ 为时间间隔 ${\tau}$ 内的链路数。通过采用基于 k 最短路径的算法，理论最坏情况复杂度变为 $O(|\mathcal{V}^{\tau}|! \cdot |\mathcal{V}^{\tau}|^3)$。尽管其在多数情况下运行迅速，但其解可能次优且可能无法求得，导致实际中接受率受损。为克服此问题，我们进一步利用解空间的特定结构设计了一种基于图的算法，能以多项式时间获得最优解，计算复杂度为 $\mathcal{O}(3|\mathcal{L}^{\tau}| + (2\log{|\mathcal{V}^{\tau}|}+1) |\mathcal{V}^{\tau}|)$。在含数千颗卫星的 starlink 星座上进行的仿真证实了所提算法的有效性。