巨型卫星星座的弹性：节点失效如何随时间影响星间组网？
网络与互联网体系结构
2025-09-09 v1
摘要
巨型卫星星座有潜力利用星间链路在全球范围内提供低延迟的端到端通信服务，从而将连接范围扩展至服务欠缺地区。然而，恶劣的太空环境使卫星容易发生故障，导致节点被移除，从而破坏星间组网。鉴于卫星节点失效的高风险，理解其对端到端服务的影响至关重要。本研究调查了单个节点对星间组网的重要性，以及巨型卫星星座抵御节点失效的弹性。我们将巨型卫星星座表示为离散时间图，并据此对节点失效事件进行建模。为了量化节点对随时间变化的定向服务的重要性，我们提出了一种服务感知的时间介数指标。利用该指标，我们开发了一个分析框架来识别关键节点并评估节点失效的影响。该框架将节点失效事件作为输入，并高效评估其在当前及后续时间窗口中的影响。在 Starlink 星座设置上的仿真表明，卫星网络对节点失效具有固有的弹性，因为其动态拓扑能部分恢复连接并减轻长期影响。此外，我们发现重新路由机制的集成对于释放全部弹性潜力以确保星间组网的快速恢复至关重要。
引用
@article{arxiv.2509.06766,
title = {Resilience of Mega-Satellite Constellations: How Node Failures Impact Inter-Satellite Networking Over Time?},
author = {Binquan Guo and Zehui Xiong and Zhou Zhang and Baosheng Li and Dusit Niyato and Chau Yuen and Zhu Han},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.06766},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in IEEE