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Status and Prospect of Satellite Internet Routing Technology

Data di liberazione: 2021-12-28Fonte autore: KinghelmVista : 2333

1 Introduzione  

Per via di a so larga copertura è di una alta affidabilità, u sistema di cumunicazione satellitare hè ghjucatu un rolu sempre più impurtante in tutti l'aspettu di u sviluppu suciale è a vita naziunale. I paesi maiò in u mondu sò ancu in competizione per implementà infrastruttura spaziale è custruisce rete di cumunicazione spaziale. Cù l'integrazione prufonda di u sistema di cumunicazione satellitare è Internet, Internet Satellite hè diventatu una parte impurtante di u sistema di trasmissione di l'infurmazioni basatu in u spaziu. Sistemi di custellazioni di satelliti à grande scala cum'è Starlink è oneweb, chì sò stati prumuvuti rapidamente in l'ultimi anni, sò rapprisintanti tipici di Internet Satellite. Quandu a struttura di Internet Satellite diventa più è più cumplessa, a scala è l'investimentu diventanu più è più grande. Cumu dà u ghjocu pienu à u so putenziale è eseguisce a so applicazione in modu efficiente hè un tema impurtante in u campu di Internet Satellite. A tecnulugia di routing ùn hè micca solu a tecnulugia di basa per assicurà l'interconnessione trà i nodi di Internet Satellite, ma ancu una direzzione di ricerca impurtante di Internet Satellite.


I nodi spaziali di Satellite Internet spessu cuntenenu parechji satelliti LEO. Ci hè un muvimentu relativo d'alta veloce trà questi satelliti LEO è trà i satelliti è a terra, chì face chì tutta a topologia di a rete hà caratteristiche chì varienu in u tempu. Dunque, a strategia di routing basata nantu à a topologia statica comunmente usata in a reta di terra ùn pò esse direttamente usata in Internet Satellite. I primi reti satellitari anu aduttatu principalmente "tecnulugia snapshot"


[1-2] per realizà u routing è l'invio à bordu, vale à dì u mecanismu di routing centralizatu basatu annantu à a topologia virtuale, calcula è genera a tavola di spedizione di ogni fetta di tempu in terra, almacena e tavule di spedizione in tutte e fette di tempu nantu à u satellite, et les met régulièrement à jour. Cù l'aumentu di u nùmeru di satelliti, porta grandi sfide à a tecnulugia di slice statica in tempu discretu basatu annantu à a topologia virtuale. Per quessa, u cambiamentu frequente di ligami porta à un forte aumentu di a scala di e tavule di routing almacenate è mantinute nantu à u satellitu. Per risolve u prublema chì a tavola di routing à bordu hè troppu grande, l'infurmazione di a pusizione relativa di u satellitu pò esse aduprata, cusì a pusizione relativa di u satellitu in a listessa altitudine orbitale pò esse usata per l'indirizzu di routing [3].


In listessu modu, utilizendu l'idea di locu è aduprendu a strategia d'indirizzu IP basatu annantu à l'indirizzu di l'infurmazioni di u locu geograficu, l'infurmazione di u locu di l'indirizzu di destinazione pò esse ottenuta utilizendu l'indirizzu IP, è a so orientazione relativa pò esse calculata. A so interfaccia d'invio ottimali pò esse ottenuta à u nodu spaziale per l'invio di pacchetti di dati, chì ùn hà micca bisognu di u scambiu d'infurmazioni di statutu trà i vicini [4], chì ponu riduce l'overhead di signalazione in a reta satellitare. U sopra solu descrive brevemente l'attuale ricerca di routing di a rete satellitare. A parti dopu di stu documentu vi riassuntu a tecnulugia di routing Internet satellitari, riassuntu sistematicamente vari stratèggi di routing basatu nantu reta satellitari, è piglià questu cum'è a linea principale per intruduce u statutu di ricerca è u futuru direzzione di sviluppu di u routing Internet Satellite.



2 struttura di cumpusizioni di a reta di cumunicazione satellitare  



Cum'è un sistema di trasmissione di l'infurmazioni derivati ​​da a rete di cumunicazione satellitare, Internet Satellite hè simile à a rete di cumunicazione satellitare convenzionale in a cumpusizioni di u sistema, cumpresu u segmentu spaziale, u segmentu di terra è u segmentu d'utilizatori. A struttura di u sistema di a rete di cumunicazione satellitare hè mostrata in Figura 1.


Figura 1 struttura di sistema di reta di cumunicazione satellitari


U segmentu spaziale hè cumpostu di satelliti di cumunicazione. L'orbita di u satellitu pò esse divisa in Leo (orbita terrestre bassa), MEO (orbita terrestre media), geo (orbita geostazionaria) o IGSO (orbita geosynchronous inclinata). Sicondu i sfarenti tippi di carichi à bordu, u satellitu di cumunicazione pò aduttà u modu di travagliu di relé trasparenti o trasfurmazioni à bordu.


A sezione di terra include a stazione di gateway, u centru di gestione di a rete, l'accessu à Internet è altre entità funziunali. U segmentu di l'utilizatori include diverse equipaghji terminali d'utilizatori è facilità di supportu per scenarii d'applicazione.


Cù l'integrazione prufonda di a reta di cumunicazione satellitare è a reta di a terra, in particulare u sistema di cumunicazione mobile 5g, cum'è un sistema, a considerazione generale di a rete di cumunicazione satellitare è a rete di cumunicazione mobile 5g hè una direzzione impurtante di a rete d'infurmazioni in u futuru. Inoltre, a custruzzione di a reta integrata di a terra di u celu di a Cina hè ancu avanzata fermamente. A struttura di u sistema di a reta integrata di u celu terra hè mostrata in Figura 2 [5-6].


Figura 2 struttura di sistema di u celu terra reta integrata



3 ricerca di routing è analisi sottu diverse architetture di u segmentu spaziale  



A struttura di rete di Satellite Internet hè cumplessa è implica parechje entità di rete. A suluzione primaria hè l'interconnessione trà i nodi in a reta. Dunque, a tecnulugia di routing hè una tecnulugia essenziale per assicurà a trasmissione affidabile è efficiente di l'infurmazioni in Internet Satellite, è hè ancu u cuntenutu principalu di stu documentu. In quantu à l'architettura di u segmentu di u spaziu, a reta pò esse divisa in strutture di custellazioni unicu è multi-layer, chì saranu discututi separatamente in questa sezione.



3.1 sistema di custellazioni unica strata

 



I satelliti di u segmentu spaziale di u sistema di custellazione di una sola capa sò disposti à a listessa altitudine orbitale è sò cumposti da unu o più piani orbitali. Ogni satellitu hè generalmente dotatu di un ligame inter-satellite, chì pò cumunicà cù satelliti adiacenti nantu à u listessu pianu orbitale è un pianu orbitale differente. À u listessu tempu, u satellitu pò interagisce cù a stazione di a porta di terra è a stazione di l'utilizatori rispettivamente per mezu di u ligame d'alimentazione è di u ligame d'utilizatore, in modu di furmà un sistema cumplessu di cumunicazione celu-terra cù parechje ligami. A so struttura hè mostrata in Figura 3.


Fig. 3 struttura di Internet satellitari di custellazione di strata unica


In a ricerca di strategia routing basatu nantu sistema custellation single-layer, u spaziuA custellazione di u segmentu hè spessu custellazione LEO, cumpresi celestri cum'è custellation [7-8], Globalstar cum'è custellation [9], custellation iridium [10], etc. sti custellazioni sò cumposti da parechji piani orbitali è decine di satelliti. Per i nodi satellitari in a custellazione, a so cunnessione serà cunsiderata cumpletamente. Ogni nodu hà spessu quattru ligami inter-satelliti interconnessi cù i quattru nodi vicini più vicini, cumprese dui nodi vicini in u stessu pianu orbitale è dui nodi vicini in piani orbitali differenti [7-8, 11-12]. Inoltre, certi studii cunzidenu solu a custellazione di una sola capa composta da parechje geosatelliti [13].


A causa di u muvimentu relative à alta velocità trà i satelliti LEO, a topologia spaziale cumposta di nodi satellitari cambierà cù u tempu. A caratteristica chì varia in u tempu di sta topulugia hè un fattore impurtante per esse cunsideratu in u disignu di l'algoritmu di routing. Per scuddà a dinamica di a topologia spaziale è rende trasparente à a capa superiore, u cuncettu di nodu virtuale pò esse aduttatu [9,14], cusì chì l'algoritmu di routing nantu à a rete satellitare pò esse purtatu in una reta virtuale cù topologia fissa. , chì hè cunvene per u disignu di l'algoritmu di a strata di routing. In più di l'idea di schermatura dinamica, ci sò ancu studii per fà usu di e caratteristiche di a custellazione, cum'è e caratteristiche quasi invarianti di a custellazione di LEO delta inclinata, aduttà a strategia di routing basatu in locu, è risolve u prublema di l'angolo mortu. [11]. L'angulu mortu hè duvuta à cunsiderà l'inter-satellite switching overhead in ordine per ottene u serviziu di u stessu satellitu per u più longu tempu, L'accessu di a stazione di terra ùn hè micca necessariamente u prublema unreachable di destinazione causata da u satellitare più vicinu. Ancu s'è a topologia di u nodu spaziale hè variabile in u tempu, cunziddi u ritardu end-to-end in u sistema chì l'intervallu di cambiamentu hè assai più grande di centinaie di millisecondi, certi studii adoptanu sempre a strategia di inundazione in u stadiu di scuperta di a strada, è utilizanu a cooperazione di stazioni di terra per riduce i requisiti per u almacenamentu à bordu [9].


A cuntrariu di parechji studii tradiziunali di routing chì utilizanu a predictibilità di l'operazione satellitare è adoptanu u mudellu di graficu discretu di u tempu, Li et al. [15] hà prupostu un mudellu di griglia temporale (TNM) per discrìviri a topologia variabile in u tempu di u sistema satellitare à grande scala. L'idea hè di dividisce u spaziu tutale in u spaziu chjucu, vale à dì grid, è u satellitu pò esse situatu in a griglia, Invece di utilizà e coordenate di ogni satellitu, una topulugia di rete hè custruita per adattà à u routing di servizii aleatorii. Simile à l'idea di partizione di griglia, Na et al. [10] hà utilizatu e caratteristiche di a cobertura geografica di u satellitu LEO per particionà a regione, analizà quantitativamente u trafficu di terra, è utilizate u metudu d'apprendimentu di macchina per predichendu u trafficu satellitare, in modu di furnisce riferimentu per u disignu di l'algoritmu di routing.



3.2 sistema di custellazioni multi-layer

 



U segmentu spaziale di u sistema di custellazione multi-layer hè cumpostu di satelliti cù diverse altezze orbitali. Diversi sistemi ponu avè diverse cumminazzioni, cum'è multi-layer Leo, LEO / GEO, GEO / MEO / LEO custellazione hibrida, etc. A struttura di u sistema di Internet satellitari basatu nantu à a custellazione multi-layer hè mostrata in Figura 4.


Fig. 4 Struttura di u sistema Internet Satellite basatu nantu à custellazioni multi-layer


Perchè u sistema di custellazione multi-layer hà una struttura di segmentu spaziale più cumplessa, u disignu di l'itinerariu in a rete avarà diverse considerazioni. Strutture di segmentu spaziale multistrati includenu LEO / MEO struttura a doppia strata [16-17], LEO / geo struttura a doppia strata [18], MEO / IGSO struttura a doppia strata [19], LEO / MEO / geo struttura ibrida à trè strati [20], etc. A struttura spaziale multi-layer porta più libertà à u disignu di strategia di routing, è e strategie di design di routing sò più diverse. Per esempiu, a divisione di u travagliu hè basatu annantu à a distanza. Per a corta distanza, solu a strata Leo hè aduprata per u routing, mentre chì per a longa distanza, a capa MEO hè aduprata per l'instradamentu [16]. A cooperazione trà i satelliti multi-layer pò ancu esse basatu annantu à u ritardu o a congestione di ligami. A strategia di routing aduttatu da Jiang et al. [18] hè chì u ligame inter-satellitu trà geo è Leo serà attivatu solu quandu i hop di u routing Leo superanu u limitu (u limitu hè determinatu secondu u ritardu end-to-end) o u bloccu si verifica, è dopu a strata geo. si uniscerà à u routing.


In a struttura di u segmentu spaziale multi-layer, ci sò un gran numaru di satelliti. Quandu studia a strategia di routing, u gruppu pò esse usatu per a gestione. Yi et al. [19] hà pigliatu a custellazione hibrida MEO / IGSO cum'è u segmentu spaziale è hà divisu i nodi satellitari in trè gruppi. Tutti i satelliti MEO nantu à u stessu pianu orbitale appartenenu à un gruppu, è ogni satellitu IGSO appartene à un gruppu secondu a relazione spaziale, I trè gruppi formanu un supergruppu, tutti sottu a gestione di u centru di cuntrollu di terra. Ogni gruppu selezziunà un capu di cluster secondu a so distanza da u centru di cuntrollu di terra, è l'altri seranu membri di u gruppu. L'interazzione trà u gruppu è u centru di cuntrollu di terra deve esse attraversu u capu di cluster. In quantu à a gestione, tutti i nodi in u spaziu agisce cum'è un nodu membru di u centru di cuntrollu di terra. In fatti, u sistema adopta una strategia di routing centralizata basatu annantu à un raggruppamentu dinamicu.


In più di u raggruppamentu, per via di a struttura gerarchica trà i nodi spaziali, u modu di divisione di u travagliu è a cooperazione à ogni strata pò ancu esse usatu per rializà a strategia di routing spaziale. Per u sistema di satelliti di segmentu spaziale multi-layer cumpostu di satelliti Leo, MEO è geo, cunziddi u gran numaru di satelliti LEO, Akyildiz et al. [20] raggruppati i satelliti LEO, cunsidereghja ogni gruppu cum'è un node, è aduttatu u cuncettu di locu logicu per isolà a mobilità di i satelliti LEO da u protokollu di a capa superiore, in modu chì u disignu di u protocolu di a capa superiore ùn cunsiderà micca a mobilità di Leo, The u dicoupling trà i strati superiore è inferiore di u protocolu hè realizatu. U geo-layer oculta a topologia specifica di Leo, chì pò riduce a cumplessità computazionale è facilita u calculu di a tavola di routing. GEO Satellite adopta l'algoritmu di a strada più corta per calculà a tabella di routing in a reta è distribuisce à u satellita MEO. U satellita MEO crea una tabella di routing per u satellitu LEO è u distribuisce à u satellita LEO, in modu di stabilisce l'infurmazioni di routing di tutta a reta spaziale.


Certi tecnulugii di struttura di rete novi in ​​a ricerca recente ponu ancu esse applicatiPer e rete satellitari multi-layer, cum'è a tecnulugia SDN (Software Defined Network). Wang et al. [21] hà prupostu una architettura SDN basata nantu à u segmentu spaziale di trè strati GEO / MEO / LEO, in quale GEO, cum'è u nodu di cuntrollu di primu livellu, hè rispunsevule per u calculu di u ligame di cumunicazione ottimisatu è a pianificazione di risorse. Cum'è una strada ausiliaria, u satellita MEO aiuta GEO Satellite à raccoglie infurmazioni nantu à i miri in terra è vicinu à u satellita LEO. Satellitu LEO hè rispunsevuli di riceve cumandamenti da u satellitu GEO è di eseguisce a funzione di trasmissione di informazioni.


In più, in l 'ùrtimi anni, cum'è un campu di ricerca calda, a reta di u celu a terra integrata spessu hà una struttura spaziale multi-layer, cusì u so prublema routing hè ancu discututu in sta rùbbrica. L'architettura di u sistema pruposta da pace et al. [22] hè una reta di u celu a terra integrata chì include a strata di terra, a strata media è a strata satellitare. L'algoritmu di routing prupostu hè di truvà un gruppu di percorsi candidati cù salti minimi è selezziunate u percorsu cù a congestione minima cum'è u percorsu finale di u routing. Per quessa, u prublema di routing hè trasfurmatu in un prublema di ottimisazione, vale à dì per minimizzà l'usu di u ligame più occupatu è ottene u equilibriu di a carica di a rete. Yang et al. [23] Scopre à u prublema chì u protokollu di routing applicatu cù successu in terra ùn pò micca operà in modu efficace in a reta integrata di u celu è a terra, utilizendu a prevedibilità di u muvimentu satellitare, hà prupostu u cuncettu di sublayer di scuperta di topologia per evità a trasmissione di una grande quantità. numeru di missaghji routing.



4. Direzzione di ricerca di Satellite Internet Routing Technology  



In cunfrontu cù a reta di cumunicazione terrestre, a topologia di a rete di l'Internet Satellite hè variabile in u tempu, è l'almacenamiento à bordu, l'informatica è u putere sò limitati. Dunque, e strategie di routing di a rete di cumunicazione terrestre esistenti ùn ponu micca esse direttamente appiicata à a reta di cumunicazione satellitare. Parechji studii anu realizatu l'esplorazione di a strategia di routing currispondente secondu e caratteristiche di a reta satellitare [24]. L'algoritmi di routing satellitare generalmente piglianu alcune prestazioni chjave cum'è considerazioni, cum'è ritardu, larghezza di banda, rata di perdita di pacchetti di dati, robustezza è utilizzazione di risorse. Queste prestazioni chjave seranu classificate è discussate in questa sezione.



4.1 ritardu, larghezza di banda è rata di perdita di pacchetti di dati

 



A ricerca di a strategia di routing Internet Satellite spessu piglia un rendimentu unicu o multiple cum'è obiettivi d'ottimisazione, chì sò ligati à a QoS (qualità di serviziu) spessu dumandata da servizii specifichi, cum'è ritardu, larghezza di banda, rata di perdita di pacchetti di dati è cusì.


Delay spessu si riferisce à un ritardu end-to-end in a ricerca di routing. A minimizazione di ritardu hè u scopu di ottimisazione di parechje strategie di routing. Inoltre, se u serviziu QoS richiede un ritardu, u ritardu tutale end-to-end deve risponde à stu requisitu, chì pò esse spressione cum'è



Induve p (SRC, DES) rapprisenta un itinerariu pianificatu da a fonte à a destinazione, chì pò esse cumpostu di parechje ligami unicu hop; (U, V) rapprisenta un ligame unicu hop, è i nodi iniziali è finali di u saltu unicu sò rapprisintati da u è V rispettivamente; D (U, V) rapprisenta u ritardu end-to-end di u ligame (U, V); D rapprisenta a limitazione di ritardu end-to-end necessaria di tutta a strada.


Se u serviziu QoS presenta esigenze di larghezza di banda, a larghezza di banda disponibile di u ligame trà ogni saltu in a strada ùn pò esse menu di i requisiti di larghezza di banda, chì ponu esse espressi cum'è



Dove a banda (U, V) rapprisenta a larghezza di banda dispunibile di u ligame (U, V); Bmin rapprisenta a limitazione di larghezza di banda minima necessaria per tutta a strada.


In u prucessu di pacchetti di dati da u node fonte à u node di destinazione, i pacchetti di dati pò esse persu per l'interferenza di u canali, u timeout di fila è altri motivi. U rapportu di u numeru di pacchetti di dati persu à u numeru tutale di pacchetti di dati trasmessi hè a rata di perdita di pacchetti di dati. A QoS di diversi servizii anu generalmente esigenze diverse per a rata di perdita di pacchetti di dati. Per esempiu, a rata di perdita di pacchetti di dati di u serviziu di trasmissione di dati hè di solitu più bassa di quella di u serviziu di trasmissione di voce.


Una sfarenza evidenti trà Internet Satellite è rete terrestre hè chì a distanza di trasmissione trà i nodi hè longa. Per esempiu, u satellitu GEO hè di circa 36000 km da a terra, è u tempu di propagazione di u signale trà u satellitu è ​​a terra hè di circa 240 Ms. Ancu se i satelliti LEO sò relativamente vicinu à a terra, l'area di a terra cuperta da una sola LEO. satellita hè relativamente chjuca, è u tempu di serviziu à u locu sceltu hè solu circa 10 minuti. Dunque, hè necessariu di cambià constantemente trà i satelliti LEO. Inoltre, cù a scala crescente di l'Internet Satellite, u tempu di trasfurmazioni à bordu crescerà ancu. Dunque, per riduce u ritardu di trasmissione di l'infurmazioni in e rete satellitari, ci sò stati assai studii di routing di rete satellitari chì miranu à pocu ritardu.


U modu più direttu hè di selezziunà u percorsu end-to-end cù u minimu ritardu per calculà a tabella di routing, cum'è l'algoritmu MLSR (algoritmu di routing satellitare multi-layered) per i satelliti multi-layer [20].


Per a custellazione di satelliti LEO, per via di u muvimentu relative trà i satelliti, u ligame intersatellitu hà un ciclu di vita. DLRA (algoritmu di routing di rete satellitare à doppia strata) [16] piglia u ciclu di vita restante di u ligame intersatellite in a funzione di pesu di u percorsu basatu annantu à l'algoritmu MLSR è a rete satellitare à doppia strata LEO / MEO, Per calculà u percorsu ottimale cunsiderendu u ritardu è stabilità. L'algoritmu Bdsr (bandwidth delay satellite routing) [25] piglia in contu u ritardu è a larghezza di banda. Quandu a larghezza di banda di u ligame hè sovraccaricata è u cambiamentu di ritardu mediu end-to-end hè limitatu, selezziunà un altru ligame cù più larghezza di banda restante. Cù l'aumentu di u tempu di esecuzione, u ritardu end-to-end diminuisce gradualmente è a larghezza di banda minima media aumenta lentamente.


U statu di ligame hè l'infurmazioni basi richieste da a strategia di routing. Per riduce l'overhead è u tempu di cunvergenza di l'algoritmu di routing basatu à u ligame, SLSR (satellite network link state routing) l'algoritmu di l'instradamentu di u ligame di a rete satellitare [26] usa e caratteristiche chì u ritardu di propagazione spaziale hè prevedibile è pò esse calculatu in anticipu. . Dunque, solu l'incertu ritardu di fila à bordu di l'acquistu di u statutu in tempu reale per i difetti di u ligame è di u nodu. Per a strategia di routing focalizata nantu à truvà u percorsu cù u minimu ritardu di propagazione end-to-end, cù l'aumentu di u trafficu di a rete satellitare, pò esse una alta rata di perdita di pacchetti di dati è un longu ritardu di fila, U meccanismo di routing dinamicu basatu in u statu di fila QSDR ( Instradamentu dinamicu basatu à u statu di fila) di a rete satellitare NGEO (orbita terrestre non geosincrona) basata nantu à u statu di fila [27] usa u mudellu di routing di u statu di fila satellitare in tempu reale per aghjustà a strada pre-calculata, in modu di mandà pacchetti di dati appena pussibule è evite a congestione à u node attuale, Tutti i satelliti in a reta lascianu più spaziu per riceve pacchetti di dati da satelliti adiacenti, chì riduce u ritardu di fila à una certa misura.


U ritardu hè spessu un requisitu d'indici in QoS. Inoltre, include ancu larghezza di banda, jitter di ritardu, rata di perdita di pacchettu di dati, etc. Pigliendu u jitter di ritardu di tempu cum'è un esempiu, una di e so cause hè chì in e rete satellitari LEO, u muvimentu satellitare cambia spessu e pusizioni relative di satelliti appartenenti à diverse orbite. , risultatu in u jitter di ritardu di tempu in ligami inter satelliti. Diversi scenarii d'applicazione anu diverse esigenze QoS. Sicondu a qualità di i bisogni di serviziu di l'applicazioni multimediali, Rao et al. [8] hà utilizatu l'algoritmu geneticu per rializà l'instradamentu QoS di ligami inter satelliti, è prupostu una strategia di routing inter satelliti multi-path (mpir) adattata per e rete satellitari LEO, A strategia hà una bona garanzia QoS in termini di ritardu di jitter è di bloccu di chjama. probabilità limitata da larghezza di banda è ritardu.


In ogni casu, a sfida hè a cumplessità di l'algoritmu, soprattuttu quandu e risorse satellitari LEO sò limitati. Liu et al. [17] hà introduttu un algoritmu di routing heuristicu è prupostu un novu protokollu di routing di rete satellitari prevedibile (psnrp) per risponde à i requisiti di qualità di serviziu di l'utilizatori di a rete è ottene un rendimentu di routing megliu. In termini di routing QoS adattativu, Yan et al. [28] hà prupostu un algoritmu di routing dinamicu basatu adattatu (sradr, status and reputation adaptive routing) per u statutu è a reputazione di a rete satellitare, hà introduttu l'attributu di sicurità rapprisintatu da a reputazione di u nodu, è hà realizatu a scuperta di rotte è u mantenimentu di l'aghjurnamentu dinamicu secondu u statutu di a rete è valore di reputazione di u nodu, Fate u percorsu sceltu un percorsu sicuru cù una bona prestazione cumpleta è stata.


Cum'è una reta di trasmissione di l'infurmazioni, a rata di perdita di pacchetti di dati di Internet Satellite hè spessu un indicatore impurtante in QoS. Zhang et al. [29] destinatu à l'aumentu forte di a rata di perdita di pacchetti di dati causata da u cambiamentu di u ligame di terra satellitare, basatu rispettivamente in routing staticu è routing dinamicu, duie strategie di ottimisazione, calculu di preplanning source (SPPC) è calculu di reindirizzamentu di destinazione (DRAC), sò pruposti per alleviate u prublema di perdita di pacchetti di dati. Tuttavia, SPPC ùn pò micca risolve l'interruzzione di trasmissioni causata da ritardu aleatoriu, è hà esigenze elevate per l'anti congestione di a trasmissione di a rete. Ancu se DRAC pò risolve a congestione di a rete scunnisciuta, u costu hè un overhead di routing supplementu.



4.2 robustezza

 



A causa di a visibilità circular è a fissità di l'orbita di l'orbita satellitare, Internet Satellite hè vulnerabile à l'attaccu è l'interferenza [30]. Inoltre, affettatu da l'ambienti spaziali, l'anzianu di i dispositi o a necessità di aghjurnamenti frequenti di a tecnulugia satellitare, u satellita fallerà, è i so ligami inter-satelliti cunnessi seranu rotti, risultatu in cambiamenti in a topologia di a rete satellitare. Per quessa, a migliurà a capacità anti-interferenza è a robustezza di a reta hè ancu u focu di Satellite Internet Routing Research in l'ultimi anni.


Tabella 1 prestazione chjave cunsiderata da alcune strategie di routing



Scopre à u prublema chì l'algoritmu di routing offline di a rete satellitare MEO / LEO ùn pò micca adattà à cambiamenti di topologia imprevisible, Li et al. [31] hà prupostu un algoritmu di routing dinamicu anti-distruzzione, chì divide a rete satellitare in più clusters, ottimisimu l'effettu di commutazione aduprendu u schema di routing di a fonte satellitare di frontiera, è aumenta a sopravvivenza di u sistema in casu di fallimentu di ligame inter-satellite. Perchè l'algoritmu di routing dinamicu invulnerabile hà bisognu di aghjurnà u statu di u ligame, pruducerà un overhead di trasmissione supplementu. Sur cette base, l'auteur propose en outre un algorithme de routage invulnerable pour les réseaux satellitaires LEO [32], afin d'éviter automatiquement des liens intersatellites invalides et de rerouter au moindre coût.


Per fà fronte à a variabilità di a reta, Fang et al. [33] hà prupostu un algoritmu di routing di rete satellitare hibrida multi-orbita basatu nantu à a rilevazione è l'auto-apprendimentu per risolve i fattori incerti causati da u cambiamentu di a topologia di a rete satellitare. Per via di e so caratteristiche di operazione distribuita, hà una bona capacità anti-attaccu. Per cumbatte a variabilità di a topologia, hè spessu necessariu di aumentà u sistema di sopra per aghjurnà l'infurmazioni di routing. Pan et al. [34] hà prupostu un novu protocolu di routing opspf (orbit prediction short path first routing) per e rete satellitari LEO è un mecanismu di routing dinamicu à dumanda, chì pò riduce u tempu di cunvergenza di a cumunicazione è u routing in casu di cambiamenti di topologia irregulari. In fronte à parechji fatturi chì affettanu a robustezza di u sistema, cum'è l'interruzzione scunnisciuta, a congestion brusca è l'interferenza intelligente, hè necessariu un schema di routing più intelligente. Han et al. [30] hà prupostu un schema di routing anti-interferenza per l'Internet Satellite eterogeneu basatu in a teoria di u ghjocu è l'apprendimentu prufondu, è hà modellatu u prublema di routing anti-interferenza cum'è un ghjocu di stackelberg anti-interferenza in strati, A strategia di routing hà pocu sopra è una bona anti-interferenza. prestazione.



4.3 usu di risorse

 



A causa di e caratteristiche mobili d'alta velocità di i nodi satellitari, quandu l'Internet satellitare opera nantu à zoni densamente populati è zoni scarsamente populati, a distribuzione di u trafficu di risorse di rete hè estremamente irregolare. U trafficu eccessivu istantaneu pruvucarà a congestione di i nodi di a rete satellitare, aumenterà u ritardu di fila di a rete, è poi porta à a diminuzione di a prestazione di routing di tutta a rete satellitare. Inoltre, per via di a scarsità di risorse di l'orbita è di l'altu costu di u lanciu di u satellitu è ​​u dispiegamentu, i risorsi di u sistema, cumpresi i satelliti, anu da esse usatu in modu efficiente, chì hè ancu u focu di a ricerca di a tecnulugia di routing.


A congestione di a rete porta à a perdita di pacchetti di dati è riduce u flussu di u sistema, chì ùn hè micca favurevule à l'usu efficiente di e risorse di a rete. Ma et al. [11] hà prupostu un algoritmu di routing di datagramma distribuitu adattatu per e rete satellitari LEO. Quandu selezziunate u prossimu node satellitare hop, u so statu di congestione hè cunsideratu. Per quessa, a strategia di routing hè favurevule à u processu di congestioni è riduce u ritardu, è pò migliurà a rata di successu di a trasmissione di dati in casu di fallimentu di node. Yi et al. [19] hà prupostu una strategia di routing centralizata di computing on-demand è caching per a rete satellitare MEO / IGSO, hà cuncepitu un algoritmu di routing per un raggruppamentu dinamicu di topologia di rete satellitare, è hà divisu u calculu di routing di trasmissione di dati in trè fasi: stima di direzzione, miglioramentu di direzzione è evità di congestione, in modu di rende a cunfigurazione di a rete satellitare più flessibile, a trasmissione più efficiente è faciule da gestisce.


L'equilibriu di a carica pò equilibrà a trasmissione di l'infurmazioni in u ligame di a rete intra, chì hè favurevule per migliurà u throughput di tuttu u sistema è evità a congestione. Li et al. [27] hà prupostu un algoritmu d'aghjurnamentu dinamicu di routing basatu annantu à u statu di fila in tempu reale è u mudellu di statu di routing per equilibrà a carica di trafficu, assicuratevi chì ogni satellitu manda pacchetti di dati u più prestu pussibule è evite a congestione di u node attuale. Wang et al. [21] prupone dui algoritmi di routing per ottimisà u numeru di ligami inter satelliti. Per scheduling traffic low priority to the links used by high priority services, the number of links used by low priority traffic hè ridutta. À u listessu tempu, a strategia di equilibriu di carica hè introdutta per cuntrullà l'agregazione di i flussi di rete per riduce u numeru tutale di ligami utilizati, per migliurà l'utilizazione di e risorse di e rete satellitari, a cunservazione di l'energia. In ogni casu, in u casu di orbiti densi, a strategia di topologia di u ligame inversu pò aumentà u nùmeru di ligami inter satelliti è riduce u trafficu nantu à ogni ligame, chì pò cuntribuisce à un rendimentu di capacità di rete più altu è stabile [35]. Dunque, a strategia di riduzzione di u numeru di ligami deve esse determinata secondu a situazione specifica.


A putenza di l'informatica hè una risorsa preziosa di Internet Satellite, in particulare per i satelliti cum'è nodi spaziali. A dimensione, u pesu è u cunsumu d'energia di i satelliti limitanu a so putenza di computing, cusì ponu ancu sfidi più altu à l'algoritmi di routing. Per risponde à i bisogni di a capacità di almacenamiento è di trasfurmazioni satellitari, Zhang et al. [36] hà prupostu un algoritmu di generazione è aghjurnamentu di a tabella di routing, chì assigna u calculu di routing di a rete satellitare à u router di bordu è u router di terra per cumpletà, è genera una tabella di routing LAN è una tabella di routing di a rete intera rispettivamente. L'algoritmu pò riduce i requisiti per a putenza di l'informatica satellitare è riduce a carica di i ligami inter satelliti, è u router di terra pò ancu esse aghjurnatu cù l'espansione di a rete satellitare. In più, basatu nantu à a cumminazzioni di pre-calculu è distribuitu à bordu calculu in tempu reale, è cunziddiratu u statu di ligame inter-satellite in tempu reale, a tabella di routing è avanti di u prossimu hop di u mira nantu à ogni satellitu pò ancu migliurà. prestazioni in tempu reale è riduce a carica di l'informatica à bordu [37-38].


Per migliurà l'efficienza di l'utilizazione di e risorsa di u sistema, u overhead di routing in u sistema deve esse u più chjucu pussibule. U metudu basatu in locu geograficu [39-42] pò esse usatu per dividisce a reta satellitare è a terra in parechje duminii, chì ponu efficacemente riduce a dimensione è u tempu di generazione di a tavola di routing in l'Internet satellitare à grande scala, mantene a stabilità. di a tavola di routing quandu e cundizioni di l'utilizatori cambianu, è riduce assai l'overhead di routing.



5. Prospettiva di ricerca di Satellite Internet Routing Technology  




5.1 routing basatu annantu à l'Intelligenza Artificiale

 



A strategia di routing di Satellite Internet pò generalmente esse modellata cum'è un mudellu d'ottimisazione, ma hè spessu un prublema di ottimisazione multi-ughjettiva. Cù l'aumentu di a scala di a rete satellitare, a so cumplessità computazionale aumenta ancu, è a difficultà di ricerca di u spaziu di routing aumenta ancu. Quandu più fattori sò cunsiderati, cum'è l'ugettivi di ottimisazione includenu micca solu i requisiti di QoS, ma ancu i stati di u ligame di a rete satellitare chì varianu in u tempu, l'interferenza è altri fattori, aumenterà ancu a difficultà di routing. I schemi tradiziunali di cuncepimentu di routing sò generalmente basati nantu à a modellazione artificiale di e caratteristiche di u trafficu di a rete, è nantu à questa basa, sò designati strategie di routing targeted. In ogni casu, u trafficu di a rete attuale hà una volatilità cumplessa di distribuzione temporale è spaziale, è hè assai difficiuli di modellu manualmente.


Per esempiu, assai studii di ottimisazione di u routing di rete basati in mudelli sò destinati à scenarii di rete specifichi o mudelli di trafficu ipoteticu specifichi. A causa di l'errore causatu da l'assunzioni è a diffarenza trà u mudellu è a reta reale, u schema prupostu hè difficiule di ottene un bonu effettu di routing in u scenariu di a reta reale. Tuttavia, tecnulugii di intelligenza artificiale cum'è machine learning (ML) ponu di solitu estrarre automaticamente e caratteristiche di u trafficu di a rete è generà strategie di rete currispondenti senza appughjà nantu à l'esperienza di l'espertu umanu, chì apre un novu percorsu cumparatu cù i schemi tradiziunali per risolve u prublema dura NP di routing di rete [43], Dunque, a generazione di routing basatu annantu à l'intelligenza artificiale hè una direzzione di ricerca promettente di a tecnulugia di routing Internet Satellite.



5.2 satellite è 5g / 6g

 



Dapoi a terza generazione, u standard di cumunicazione mobile terrestre hà pruvatu à cunsiderà a reta satellitare cum'è un sanu in u prucessu di formulazione standard, ma hè luntanu da l'integrazione di u celu è a terra, è a reta di u celu è a terra hè sempre sviluppata relativamente indipindente. . Nta l'ultimi anni, cù u rapidu sviluppu di l'Internet Satellite, a tendenza di integrazione di u celu è a terra hè diventata più è più evidenti. Cum'è una nova generazione di cumunicazione mobile, a rete 5g hà una apertura più alta in l'architettura. Hè cunnisciutu ancu a reta cumposta di rete [44], chì furnisce una basa tecnica per l'integrazione di a rete satellitare è a rete di terra. Cum'è u sistema di rete di a prossima generazione, i principali istituzioni di a rete 6G realizanu a definizione di u sistema è a verificazione di a tecnulugia chjave. Cum'è una funzione impurtante di a futura reta 6G, u sviluppu integratu di u celu è a terra hè statu largamente ricunnisciutu. Dunque, l'interconnessione trà a rete satellitare è a rete terrestre 5g / 6G hè un requisitu inevitabbile.


U mecanismu di routing basatu annantu à a topologia virtuale di a rete satellitare LEO convenzionale hè difficiule di integrà cù u mecanismu di routing in terra, perchè u primu usa l'identificazione satellitare è a cunnessione inter-satellite per generà infurmazione di routing. Quandu l'integrazione cù a reta di terra basata nantu à l'instradamentu IP, sò richiesti dui meccanismi di routing, È u primu hè necessariu di aghjurnà puntuale l'infurmazioni almacenate di routing à bordu secondu a cunnessione attuale di l'utilizatori di terra, chì pruducerà una manutenzioni di mantenimentu à bordu considerable. è aggravate a pressione di risorsa à bordu. A causa di u muvimentu d'alta veloce di u satellitu, a relazione di cunnessione trà a reta di u satellitu è ​​a reta di a terra hè in constantemente cambiante. Cambià u satellitu d'accessu in u meccanisimu tradiziunale di l'indirizzu logicu IP hà da purtà à u cambiamentu di l'indirizzu IP di u terminal è attivate l'aghjurnamentu di ubligatoriu. L'aghjurnamenti frequenti di ubligatoriu cunsumanu assai risorse di cumunicazione à bordu [4]. Tutti issi pruposti esigenze assai altu per u disignu di routing di a reta di u celu a terra integrata, è facenu a strada di u mondu sanu diventa una nova direzzione di ricerca.



5.3 custellazione di satelliti giganti

 



In l'ultimi anni, a scala di i nodi spaziali di l'Internet Satellite mostra e caratteristiche di implementazione multi-livellu è grande scala. A scala di satelliti di diverse custellazioni varieghja da decine à decine di millaie. L'apparizione di u sistema di custellazione giant hà assai migliuratu a capacità di a reta spaziale è pò furnisce l'utilizatori cù servizii cumparati cù a reta terrestre. L'enorme dimensione di u nodu di a custellazione giant porta grandi sfide à i meccanismi di routing basati nantu à topologia virtuale cum'è a "tecnologia snapshot" comunmente usata in u routing di custellazione. Siccomu u nùmeru di fette di tempu ottenute da a segmentazione di topologia hè direttamente proporzionale à u nùmeru di cunversione di ligame, l'espansione di a dimensione di a custellazione portarà à un forte aumentu di u nùmeru di tavule di routing per esse guardatu è mantinutu nantu à u satellitu, ùn hè micca solu. sfida a reta satellitare cù risorse limitate à bordu, ma apre ancu una nova direzzione di ricerca per a tecnulugia di routing spaziale.

Cunclusione 6  



Cum'è una infrastruttura d'infurmazione, Internet Satellite hà una forte penetrazione è guida. Cambiarà assai u modu di l'acquistu di l'infurmazioni in a sucetà glubale è diventerà a forza motrice di a trasfurmazioni suciale è u sviluppu innovativu. Cum'è una di e tecnulugia basi di Internet Satellite, a tecnulugia di routing hè a tecnulugia chjave per rializà l'utilizazione efficiente di e risorse spaziali, l'integrazione è l'interworking di u celu è a terra, è u supportu di serviziu di serviziu. Fighjendu nantu à i bisogni di l'interconnessione trà i nodi di a rete satellitare, stu documentu riassume u statutu di ricerca di routing in a rete di trasmissione di l'infurmazioni satellitari, è discute e sfide è a direzzione di ricerca in più di a tecnulugia di routing Internet satellitare.


Stu cuntenutu vene da a reta / satellita è mostra di rete. Stu situ web furnisce solu ristampa. I punti di vista, pusizioni è tecnulugia di stu articulu ùn anu nunda di fà cù stu situ web. Se ci hè una violazione, per piacè cuntattateci per sguassà!

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