前沿｜StarLink星座最新动态及星间组网动态路由探讨(7)

图10 Starlink星座第一阶段1584颗星场
可看出，同轨道面星间链路的相对空间位置固定不变，而异轨道面间星间链路相对空间位置随时间变化。对于异轨道星间链路，链路方位角最大变化率约为0.07deg/s，角度的变化还是比较小的（略低于Oneweb星座异轨道面间星间链路方位角最大变化率0.1deg/s）。然而如何在功率受限、平台抖动、相对运动等约束下，支持星间链路动态指向与跟踪以实现可靠与高速的星间传输，是当前很多星座的瓶颈所在。
问题02 星间动态组网路由协议设计问题
面向星间网络组网需求，网络协议的设计与部署是关键问题。实现长距离端到端数据传输需要网络路由协议的支撑，为数据寻找高效的传输路径。针对Starlink大规模星间网络组网，需要考虑以下几个因素：
1动态路由产生较大的网络开销
动态路由协议能够迅速感知网络拓扑的变化，及时重新查找路径，对数据进行重路由，减少丢包。动态路由协议的运行会产生协议包在卫星节点间的交互，当网络规模较大、节点数较多时，协议包的数量会倍数增加，产生较大的网络开销，占用网络资源。地面传统的OSPF、AODV等路由协议具有频繁的协议包交互，运行在此类网络中会出现上述问题。不同于地面自组织网络，星间网络的星座运行具有规律性和可预测性，星间拓扑比较固定，静态路由运用在星间网络具有一定的优势，但无法有效感知网络故障。因此，静态路由与动态路由如何折中或融合，需要考虑。
2 大规模网络的路由收敛时间
路由收敛时间指网络拓扑变化后全网路由重新建立的时间，在路由收敛时间内，对于无存储转发功能的卫星，数据包将会被丢弃。在动态路由协议中，通常通过链路探测与链路状态信息在全网中的洪泛获取网络拓扑，重新建立路由。路由收敛的时间则主要由链路探测的时间、全网洪泛时间以及路由算法计算时间组成。Starlink星座为网格状拓扑，网络规模较大，局部网络故障或链路中断引发的全网洪泛需要多长时间需要分析，如何减小局部动荡引发的全网动荡是需要考虑的问题。
3 路由协议的集中式或分布式部署
分布式路由指卫星节点之间通过链路状态信息、拓扑消息等的扩散获知网络拓扑，每个节点存储相关信息并自行计算路由计算。集中式路由指由统一节点收集网络状态信息，根据全网拓扑计算路由，并将路由信息上注卫星节点，卫星节点只负责数据的处理和转发。分布式路由中卫星具有自主计算能力，不依赖统一的控制设备，不存在单点故障，也不存在与地面控制设备的星地瓶颈链路与安全性问题；但对卫星的存储计算能力要求高，对大规模网络，故障恢复网络开销较大且较慢，网络中的每个节点需运行统一路由协议，要求协议采用统一标准，不易更新维护，集中式路由与之相反。如何结合集中式与分布式路由的优缺点，设计优化的路由，是需要考虑的问题。