來(lái)源 | “《通信學(xué)報(bào)》（2021年8月刊）”

作者 | 朱立東，張勇，賈高一（電子科技大學(xué)通信抗干擾技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的空間節(jié)點(diǎn)往往會(huì)包含多顆低軌衛(wèi)星，這些低軌衛(wèi)星之間、衛(wèi)星與地面之間存在高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂袝r(shí)變特性，因此地面網(wǎng)絡(luò)常用的基于靜態(tài)拓?fù)涞穆酚刹呗詿o(wú)法直接在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中運(yùn)用。早期衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)“快照技術(shù)”[1-2]來(lái)實(shí)現(xiàn)星上的路由轉(zhuǎn)發(fā)，即基于虛擬拓?fù)涞募惺铰酚蓹C(jī)制，地面集中計(jì)算并生成每個(gè)時(shí)間片的轉(zhuǎn)發(fā)表，星上存儲(chǔ)所有時(shí)間片內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)表，并定期進(jìn)行更新。

隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加，對(duì)基于虛擬拓?fù)涞撵o態(tài)離散時(shí)間片技術(shù)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，因此頻繁的鏈路切換會(huì)導(dǎo)致星上存儲(chǔ)和維護(hù)的路由表規(guī)模激增。而為解決星上路由表過(guò)大的問(wèn)題，衛(wèi)星相對(duì)位置信息可以加以利用，因此可利用同軌道高度內(nèi)衛(wèi)星相對(duì)位置進(jìn)行路由尋址[3]。

同樣利用位置的思路，采用基于地理位置信息編址的IP 編址策略，可利用 IP 地址獲取目的地址的位置信息，并計(jì)算出其相對(duì)方位，在空間節(jié)點(diǎn)得出它的最優(yōu)轉(zhuǎn)發(fā)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)，不需要鄰居間交換狀態(tài)信息[4]，可降低衛(wèi)星網(wǎng)內(nèi)信令開(kāi)銷。以上僅對(duì)當(dāng)前衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由研究進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述，本文后續(xù)部分將對(duì)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)路由技術(shù)進(jìn)行綜述，系統(tǒng)地歸納各類基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的路由策略，并以此為主線介紹衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)路由的研究現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展方向。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為衍生于衛(wèi)星通信網(wǎng)的信息傳輸系統(tǒng)，從系統(tǒng)組成上與常規(guī)衛(wèi)星通信網(wǎng)類似，包括空間段、地面段及用戶段，衛(wèi)星通信網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖 1 衛(wèi)星通信網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

空間段由通信衛(wèi)星構(gòu)成，衛(wèi)星的運(yùn)行軌道可以分為低軌（LEO, low earth orbit）、中軌（MEO, medium earth orbit）、地球靜止同步軌道（GEO, geosynchronous equatorial orbit）或傾斜地球同步軌道（IGSO, inclined geosynchronous orbit）等。根據(jù)星上載荷類型的不同，通信衛(wèi)星可采用透明中繼或星上處理的工作方式。

地面段包括關(guān)口站、網(wǎng)絡(luò)管理中心、互聯(lián)網(wǎng)接入等功能實(shí)體。用戶段包括各類用戶終端設(shè)備及應(yīng)用場(chǎng)景的支持設(shè)施。

圖 2 天地一體網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體較多，其首要解決的是網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián)互通。因此，路由技術(shù)是保證衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)信息可靠、高效傳輸所必不可少的重要技術(shù)，也是本文所討論的主要內(nèi)容。從空間段架構(gòu)上，網(wǎng)絡(luò)可分為單層及多層星座結(jié)構(gòu)，本節(jié)將對(duì)其分別進(jìn)行討論。

單層星座系統(tǒng)

單層星座系統(tǒng)的空間段衛(wèi)星部署于相同軌道高度，由一個(gè)或多個(gè)軌道面構(gòu)成。每顆衛(wèi)星一般配置有星間鏈路，可與同軌面及異軌面的相鄰衛(wèi)星進(jìn)行通信。同時(shí)，衛(wèi)星可通過(guò)饋電鏈路和用戶鏈路分別與地面關(guān)口站和用戶站進(jìn)行信息交互，從而構(gòu)成了一個(gè)具有多種鏈路的復(fù)雜天地通信系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

圖 3 單層星座衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在基于單層星座系統(tǒng)的路由策略研究中，空間段的星座往往是LEO星座，包括類Celestri星座[7-8]、 類 Globalstar 星座[9]、銥星星座[10]等，這些星座均由多個(gè)軌道面及數(shù)十顆衛(wèi)星組成。對(duì)于星座中的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，會(huì)充分考慮其連通性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)往往有 4 條星間鏈路分別與最近的 4 個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)互聯(lián)互通，其中 2 條為同軌面內(nèi)鄰居節(jié)點(diǎn)，2 條為異軌面鄰居節(jié)點(diǎn)[7-8, 11-12]。此外，也有研究?jī)H考慮多顆 GEO 衛(wèi)星構(gòu)成的單層星座[13]。

有別于傳統(tǒng)的很多路由研究中利用衛(wèi)星運(yùn)行的可預(yù)測(cè)性而采用時(shí)間離散圖模型不同，Li 等[15]提出了一種時(shí)態(tài)網(wǎng)格模型（TNM, temporal netgrid model）用于描述大規(guī)模小衛(wèi)星系統(tǒng)的時(shí)變拓?fù)?，其思路是將整個(gè)空間分成小空間即網(wǎng)格，衛(wèi)星能定位到網(wǎng)格中，而不采用每個(gè)衛(wèi)星的坐標(biāo)，以此構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟赃m應(yīng)隨機(jī)業(yè)務(wù)的路由。類似于網(wǎng)格分區(qū)的思路，Na 等[10]利用 LEO 衛(wèi)星的地理覆蓋特性對(duì)地域進(jìn)行分區(qū)，對(duì)地面的業(yè)務(wù)量進(jìn)行定量分析，并采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行衛(wèi)星業(yè)務(wù)量的預(yù)測(cè)，為路由算法的設(shè)計(jì)提供參考。

多層星座系統(tǒng)

多層星座系統(tǒng)的空間段由不同軌道高度的衛(wèi)星組成，不同的系統(tǒng)可能會(huì)有不同的組合，如多層 LEO、LEO/GEO、GEO/MEO/LEO 混合星座等，基于多層星座的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。

圖 4 基于多層星座的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多層星座系統(tǒng)由于具有更復(fù)雜的空間段結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的路由設(shè)計(jì)會(huì)有不同的考慮。多層的空間段結(jié)構(gòu)有 LEO/MEO 雙層結(jié)構(gòu)[16-17]、LEO/GEO 雙層結(jié)構(gòu)[18]、MEO/IGSO 雙層結(jié)構(gòu)[19]、LEO/MEO/GEO 三層混合結(jié)構(gòu)[20]等。多層空間結(jié)構(gòu)為路由策略的設(shè)計(jì)帶來(lái)了更多的自由度，路由設(shè)計(jì)的策略也更多樣化。比如以距離進(jìn)行分工，短距離只采用 LEO 層進(jìn)行路由，而長(zhǎng)距離通過(guò) MEO 層進(jìn)行路由[16]。多層衛(wèi)星之間的協(xié)同也可以根據(jù)時(shí)延或鏈路擁塞情況，Jiang 等[18]采用的路由策略為當(dāng)僅采用 LEO 進(jìn)行路由的跳數(shù)超過(guò)門(mén)限（該門(mén)限根據(jù)端到端時(shí)延確定）或阻塞發(fā)生時(shí)，才會(huì)激活 GEO 與 LEO 之間的星間鏈路，然后 GEO 層將加入路由。

除了分組外，由于空間節(jié)點(diǎn)間的分層式結(jié)構(gòu)，也可以采用各層分工協(xié)同的方式，實(shí)現(xiàn)空間路由策略。對(duì)于由 LEO、MEO 及 GEO 衛(wèi)星所組成的多層空間段衛(wèi)星系統(tǒng)，考慮 LEO 衛(wèi)星數(shù)目多，Akyildiz 等[20]對(duì) LEO 衛(wèi)星進(jìn)行了分組，將每個(gè)組看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，采用邏輯位置的概念以便把 LEO 衛(wèi)星的移動(dòng)性與上層協(xié)議隔離開(kāi)，使上層協(xié)議的設(shè)計(jì)不用考慮 LEO 的移動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)了協(xié)議上下層間的解耦。GEO 層隱藏了 LEO 的具體拓?fù)?，從而可以降低?jì)算復(fù)雜度，使路由表的計(jì)算更容易。GEO 衛(wèi)星采用最短路徑算法進(jìn)行網(wǎng)內(nèi)路由表的計(jì)算，并分發(fā)至 MEO 衛(wèi)星。MEO 衛(wèi)星則為 LEO 衛(wèi)星創(chuàng)建路由表，并分發(fā)至 LEO 衛(wèi)星，從而實(shí)現(xiàn)了空間全網(wǎng)路由信息的建立。

最近的研究中的一些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)新技術(shù)也可應(yīng)用于多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，如 SDN（software defined network ） 技術(shù) 。Wang 等 [21] 提出了一種基于 GEO/MEO/LEO 三層空間段的SDN構(gòu)架，其中 GEO 作為頂層控制節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)計(jì)算優(yōu)化的通信鏈路和資源調(diào)度。MEO 衛(wèi)星作為輔助路徑，幫助 GEO 衛(wèi)星收集地面和 LEO 衛(wèi)星附近目標(biāo)的信息。LEO 衛(wèi)星負(fù)責(zé)接收 GEO 衛(wèi)星的命令和執(zhí)行信息轉(zhuǎn)發(fā)功能。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相較于地面通信網(wǎng)而言，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂袝r(shí)變性，同時(shí)星載存儲(chǔ)、計(jì)算及功率有限，因此現(xiàn)有地面通信網(wǎng)路由策略往往無(wú)法直接應(yīng)用于衛(wèi)星通信網(wǎng)中，已有許多研究根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的特性開(kāi)展了相應(yīng)的路由策略探索[24]。衛(wèi)星路由算法一般以一些關(guān)鍵性能作為考慮項(xiàng)開(kāi)展研究，如時(shí)延、帶寬、數(shù)據(jù)分組丟失率、穩(wěn)健性及資源利用等，本節(jié)將按這些關(guān)鍵性能進(jìn)行分類討論。

時(shí)延、帶寬、數(shù)據(jù)分組丟失率

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)路由策略的研究往往以單一或多個(gè)性能作為優(yōu)化目標(biāo)，這些目標(biāo)與具體業(yè)務(wù)所常要求的 QoS（quality of service）相關(guān)，如時(shí)延、帶寬、數(shù)據(jù)分組丟失率等。

時(shí)延在路由研究中往往指端到端時(shí)延，時(shí)延最小化是許多路由策略的優(yōu)化目標(biāo)。此外，如果業(yè)務(wù)QoS 對(duì)時(shí)延提出了要求，則總的端到端時(shí)延需滿足該要求，可表示為

其中，P（Src，Des）表示從源到目的地的一條規(guī)劃路由，它可由多條單跳鏈路組成；( u，v )表示一條單跳鏈路，該單跳的起止節(jié)點(diǎn)分別用 u 和 v 表示；d (u , v)表示鏈路 ( u , v )  的端到端時(shí)延；D表示要求的整個(gè)路由端到端時(shí)延約束。

如果業(yè)務(wù) QoS 提出了帶寬要求，則路由中的每一跳之間的鏈路可用帶寬均不能小于該帶寬要求，可表示為

其中，band ( u , v )表示鏈路( u , v )的可用帶寬；Bmin表示要求的整個(gè)路由的最小帶寬約束。

數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中，可能由于信道干擾、排隊(duì)超時(shí)等原因造成數(shù)據(jù)分組丟失，數(shù)據(jù)分組丟失的數(shù)量與總傳輸數(shù)據(jù)分組的數(shù)量之比即為數(shù)據(jù)分組丟失率。不同業(yè)務(wù)的 QoS 對(duì)于數(shù)據(jù)分組丟失率一般會(huì)有不同的要求，如數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分組丟失率通常要求比語(yǔ)音傳輸業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分組丟失率低。

比較直接的方式是選擇時(shí)延最小的端到端路徑來(lái)計(jì)算路由表 ，如針對(duì)多層衛(wèi)星的 MLSR（multi-layered satellite routing algorithm）算法[20]。

對(duì)于 LEO 衛(wèi)星星座而言，由于衛(wèi)星之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，星間鏈路均有生存周期，DLRA（double-layered satellite network routing algorithm）[16]在 MLSR 算法的基礎(chǔ)上，針對(duì) LEO/MEO 雙層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，將星間鏈路的剩余生存期考慮到路徑的權(quán)值函數(shù)中，以計(jì)算出兼顧時(shí)延和穩(wěn)定性的優(yōu)化路徑。而 BDSR（bandwidth-delay satellite routing）算法[25]則是兼顧時(shí)延和帶寬，當(dāng)鏈路帶寬過(guò)載且平均端到端時(shí)延的變化受到約束時(shí)，它會(huì)選擇剩余帶寬較多的另一條鏈路，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，端到端時(shí)延逐漸減小，平均最小帶寬則緩慢增加。

鏈路狀態(tài)是路由策略所需的基本信息，為了降低基于鏈路狀態(tài)的路由算法的開(kāi)銷和收斂時(shí)間，SLSR（satellite network link state routing）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)路由算法[26]利用空間傳播時(shí)延是可預(yù)測(cè)和可預(yù)先計(jì)算出來(lái)的特點(diǎn)，因此僅對(duì)不確定的星上排隊(duì)時(shí)延、鏈路和節(jié)點(diǎn)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)采集。對(duì)關(guān)注于尋找端到端傳播時(shí)延最小路徑的路由策略，隨著衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的增加，可能會(huì)出現(xiàn)高數(shù)據(jù)分組丟失率和長(zhǎng)排隊(duì)時(shí)延的情況，基于隊(duì)列狀態(tài)的 NGEO（non-geosynchronous earth orbit）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)路由機(jī)制 QSDR（queue state based dynamical routing）[27]利用衛(wèi)星實(shí)時(shí)隊(duì)列狀態(tài)的路由模型對(duì)預(yù)先計(jì)算的路由進(jìn)行調(diào)整，以便盡快發(fā)送數(shù)據(jù)分組，避免當(dāng)前節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)擁塞，使網(wǎng)絡(luò)中的所有衛(wèi)星都為接收相鄰衛(wèi)星的數(shù)據(jù)分組留出了更多的空間，在一定程度上減小了排隊(duì)時(shí)延。

時(shí)延往往是 QoS 中的一項(xiàng)指標(biāo)要求，此外，還包括帶寬、時(shí)延抖動(dòng)、數(shù)據(jù)分組丟失率等。以時(shí)延抖動(dòng)為例，其一種產(chǎn)生情況是由于在低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)使屬于不同軌道的衛(wèi)星之間相對(duì)位置頻繁發(fā)生變化，從而導(dǎo)致星間鏈路出現(xiàn)時(shí)延抖動(dòng)。不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì) QoS 的要求會(huì)有所不同，針對(duì)多媒體應(yīng)用對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求，Rao 等[8]采用遺傳算法實(shí)現(xiàn)星間鏈路的 QoS 路由，提出了一種適用于LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多徑衛(wèi)星間鏈路路由（MPIR, multi-path inter-satellite link routing）策略，該策略在受帶寬和時(shí)延約束下的時(shí)延抖動(dòng)、呼叫阻塞概率等方面具有較好的 QoS 保證。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)分組丟失率往往也是 QoS 中的重要指標(biāo)項(xiàng)，Zhang 等[29]針對(duì)星地鏈路切換導(dǎo)致的數(shù)據(jù)分組丟失率陡增問(wèn)題，分別基于靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由，提出了源預(yù)規(guī)劃計(jì)算（SPPC, source preplanning calculation）和目標(biāo)重定向計(jì)算（DRAC, destination readdressing calculation） 2 種優(yōu)化策略，以期緩解數(shù)據(jù)分組丟失問(wèn)題。但 SPPC 不能解決隨機(jī)時(shí)延導(dǎo)致的切換中斷，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目箵砣砸蟾?，?DRAC 雖然可以解決未知的網(wǎng)絡(luò)擁塞，但代價(jià)是額外的路由開(kāi)銷。

穩(wěn)健性

由于衛(wèi)星軌道的循環(huán)可見(jiàn)性和軌道固定性，使衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)容易遭受攻擊和干擾[30]。此外，受宇宙空間環(huán)境、器件老化的影響或衛(wèi)星技術(shù)頻繁更新的需要，會(huì)使衛(wèi)星失效，與其相關(guān)的星間鏈路則會(huì)斷鏈，從而引發(fā)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?。因此，提升網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力及穩(wěn)健性，也是近年來(lái)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)路由研究的熱點(diǎn)。

針對(duì) MEO/LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)離線路由算法不能適應(yīng)不可預(yù)測(cè)拓?fù)渥兓膯?wèn)題，Li 等[31]提出了一種抗毀動(dòng)態(tài)路由算法，將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)簇，通過(guò)采用邊界-衛(wèi)星源路由方案來(lái)優(yōu)化切換效果，并在星間鏈路發(fā)生故障時(shí)，增強(qiáng)系統(tǒng)生存性。由于抗毀動(dòng)態(tài)路由算法需更新鏈路狀態(tài)，因此會(huì)產(chǎn)生額外的傳輸開(kāi)銷，在此基礎(chǔ)上作者進(jìn)一步提出了一種適用于 LEO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的抗毀路由算法[32]，以期以最小的代價(jià)自動(dòng)避免無(wú)效的星間鏈路并且重路由。

資源利用

網(wǎng)絡(luò)擁塞會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)分組丟失、降低系統(tǒng)吞吐能力，不利于高效利用網(wǎng)絡(luò)資源。Ma 等[11]提出了一種適用于低軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的分布式數(shù)據(jù)報(bào)路由算法，在選擇下一跳衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)時(shí)，對(duì)其擁塞狀態(tài)進(jìn)行考慮，從而該路由策略有利于擁塞處理和減少時(shí)延，同時(shí)能夠提高節(jié)點(diǎn)故障時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸成功率。而 Yi 等[19]針對(duì) MEO/IGSO 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提出的是一種按需計(jì)算和緩存的集中路由策略，設(shè)計(jì)了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)分組的路由算法，將數(shù)據(jù)傳輸路由計(jì)算分為方向估計(jì)、方向增強(qiáng)和擁塞避免 3 個(gè)階段，以使衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)配置更靈活、傳輸更高效并易于管理。

計(jì)算能力是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的寶貴資源，尤其對(duì)于作為空間節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星而言更是如此。衛(wèi)星的體積、重量及功耗限制了其計(jì)算能力，因此對(duì)于路由算法也提出了更高的挑戰(zhàn)。為了滿足衛(wèi)星存儲(chǔ)和處理能力的要求，Zhang 等[36]提出了一種路由表的生成和更新算法，將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的路由計(jì)算分配給星載路由器和地面路由器來(lái)完成，分別生成局域網(wǎng)路由表和全網(wǎng)路由表。該算法可以降低對(duì)衛(wèi)星計(jì)算能力的要求，減輕星間鏈路的負(fù)擔(dān)，并且地面路由器也可以隨著衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展而升級(jí)。此外，基于預(yù)計(jì)算和分布式星載實(shí)時(shí)計(jì)算相結(jié)合的方法，并考慮實(shí)時(shí)的星間鏈路狀態(tài)，計(jì)算目標(biāo)在每顆衛(wèi)星上的下一跳的路由和前向表，也可提高實(shí)時(shí)性，并減少星載計(jì)算負(fù)荷[37-38]。

為提高系統(tǒng)的資源利用效率，系統(tǒng)內(nèi)的路由開(kāi)銷應(yīng)盡量小，可采用基于地理位置的方法[39-42]，將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地球劃分為多個(gè)域，可以有效地減少大規(guī)模的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中路由表的大小和生成時(shí)間，并在用戶條件發(fā)生變化時(shí)保持路由表的穩(wěn)定性，大大降低路由開(kāi)銷。

基于人工智能的路由

例如，許多基于模型的網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化研究都是針對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景或者特定假設(shè)的流量模型進(jìn)行求解，其方法由于假設(shè)本身帶來(lái)的誤差以及模型與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別，導(dǎo)致所提出的方案難以在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中取得較好的路由效果。而機(jī)器學(xué)習(xí)（ML, machine learning）等人工智能技術(shù)通?？梢宰詣?dòng)提取網(wǎng)絡(luò)流量特征，并且不依賴人類專家經(jīng)驗(yàn)生成相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)策略，在解決網(wǎng)絡(luò)路由 NP 難問(wèn)題上相對(duì)于傳統(tǒng)方案開(kāi)辟了新的道路[43]，因此基于人工智能的路由生成是具有前景的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)路由技術(shù)研究方向。

衛(wèi)星與 5G/6G

常規(guī)低軌衛(wèi)星網(wǎng)基于虛擬拓?fù)涞穆酚蓹C(jī)制在與地面路由機(jī)制融合時(shí)的難度較大，因?yàn)榍罢呤抢眯l(wèi)星標(biāo)識(shí)和星間連接關(guān)系生成路由信息，在與基于 IP 路由的地面網(wǎng)絡(luò)融合時(shí)，需要 2 種路由機(jī)制配合，且需要前者能根據(jù)當(dāng)前地面用戶連接情況及時(shí)地更新星上路由的存儲(chǔ)信息，這會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的星上維護(hù)開(kāi)銷，加劇星上資源壓力。由于衛(wèi)星高速移動(dòng)使衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)之間連接關(guān)系不斷變化，傳統(tǒng) IP 邏輯編址機(jī)制中改變接入衛(wèi)星會(huì)導(dǎo)致終端 IP 地址改變，觸發(fā)綁定更新，頻繁的綁定更新會(huì)消耗大量星上通信資源[4]。這些都對(duì)天地一體化網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)計(jì)提出了極高的要求，同時(shí)使天地全域路由成為新的研究方向。

巨型衛(wèi)星星座

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