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title: 拓扑、切换与路由
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tags: isl, handover, intersatellite, routing, disruption
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summary: 网络上不止一条路时，选哪条的问题，以及选择改变时付出什么代价。
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# 拓扑、切换与路由
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星座网络不是一组到地面的点对点链路，而是一个节点在移动的图，而图路由的每个问题都必须在图变形时重新提出。
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## 定义
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**星间链路**是两颗卫星之间的无线链路，给出两者之间的激光或无线电交叉连接。**切换**是把活动会话从一颗卫星转到另一颗。**路由**是跨图选择路径。**抗中断**是让会话在切换中存活的机制。
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运维上真正重要的区分是：按计划存在的链路，与机会性存在的链路。前者可被排程，后者不能。
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## 数学含义
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### 星间链路的可见性
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两颗卫星彼此可见，当一颗在地平线之上的仰角高于门限，这与地面情形是同一几何，只是观测者位于轨道高度。后果是星间链路是间歇的：相邻轨道面上的一对卫星只在相对运动的一部分时间里接触，而非持续，且轨道越低接触间隔越短。
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### 切换为何有代价
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切换的代价不在信令，而在缓冲。飞行中的会话持有状态，该状态必须转移或在另一侧重建。代价随会话数据率上升，也随协议中不能从数据本身重建的状态部分上升。
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这就是为什么能容忍中断的系统把代价付在协议而非网络上，也因此抗中断协议是围绕"切换是常态"这一假设构建的。
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### 随时间变化的图形状
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由于节点在移动，邻接矩阵是时间的函数，而在一瞬间最优的路由在下一瞬间并不最优。由此有两种做法：
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- **排程式路由**，使用预先计算的时变拓扑并据此规划。可预测，但局限于按计划存在的链路。
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- **机会式路由**，使用当前存在的一切。到达更远，且可能在无事可做的时候失败。
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### 每节点容量
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卫星是一个配有固定无线终端集合的网络节点，因此其吞吐量由它承载的每个会话分摊，同一地点星座越繁忙，单个会话可用容量越低。
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## 单位约定
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- 星间数据率：每链路比特每秒；聚合量同。
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- 切换中断时间：毫秒。
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- 链路仰角：度；地平线几何使用与地面情形相同的量。
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## 适用边界
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路由决策受物理约束远早于受协议约束。需要一条每轨道只存在 30 秒的链路的路由不是路由，只是指望。
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最难的情形不是稠密壳层（有路由存在），而是稀疏情形，有时某区域数分钟内没有任何路径穿越。设计的应对是接受中断并重建状态，而不是去寻找一条并不存在的路由。
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每节点容量解释了一个从外部看似反常的行为：服务在城区高峰时段变慢，尽管覆盖未变，因为同样的卫星在为更多会话服务。
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## 标准
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- 星间链路表征与激光物理层：CCSDS 星间激光通信规范
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- 会话连续性与抗中断：CCSDS Space Link Protocol 系列中关于切换与服务数据的建议
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## 另见
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- [[access-and-availability]]：切换所移动的地面接入
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- [[constellations]]：决定邻接关系的几何
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- [[interference]]：拓扑之下的物理层 |