apsis-book/content/concepts/network/handover-and-routing.zh.md

3.2 KiB
Raw Blame History

title tags summary
拓扑、切换与路由 isl, handover, intersatellite, routing, disruption 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。

拓扑、切换与路由

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。

定义

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。

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。

数学含义

星间链路的可见性

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。

切换为何有代价

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。

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。

随时间变化的图形状

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:

  • 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。
  • 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。

每节点容量

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。

单位约定

  • 星间数据率:每链路比特每秒;聚合量同。
  • 切换中断时间:毫秒。
  • 链路仰角:度;地平线几何使用与地面情形相同的量。

适用边界

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。

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。

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。

标准

  • 星间链路表征与激光物理层:CCSDS 星间激光通信规范
  • 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

另见