低轨卫星网络中基于网络模体的路由算法

摘要

大规模低轨卫星网络通过增加卫星数量来减少对于单颗卫星能力的需求，实现全球覆盖，并为用户提供更大宽带的可靠低时延服务，是天地一体化网络的重要组成部分。卫星无时无刻不在高速运动导致拓扑频繁变化，且自身载荷与计算能力有限，使得大规模低轨卫星网络在路由方面存在一定的问题。针对卫星网络中存在的路由问题，从简化网络结构方面入手，基于网络模体技术，提出一种保留网络原本特征，且大幅简化网络拓扑的网络简化算法。本算法使用网络中卫星节点属性与卫星间连接边的属性作为评价标准，同时考虑链路中断概率影响，判定可结合为模体节点的卫星节点集合。在基于不同算法简化的网络中，使用同种路由算法进行路由查询以验证性能。仿真结果表明，使用本算法简化网络，可以在保证网络拓扑简化的同时，保留网络原本特征，使路由算法在简化网络中达到结果优良的快速收敛。

关键词

低轨(LEO)卫星 / 路由算法 / 网络模体 / 复杂网络 / 拓扑优化

基金资助

国家自然科学基金区域创新发展联合基金(U22A2006);国家自然科学基金（62371149）; 广西科技重大专项（GuikeAA20302001）; 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室基金（GXKL06190117）; 认知无线电与信息处理”教育部重点实验室基金（CRKL180106,CRKL220107）; 广西科技基地和人才专项基金（GuikeAD23026298）; 广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2023KY0197)