導讀：巨型低地球軌道衛(wèi)星(LEO)星座網(wǎng)絡通常由數(shù)百顆或數(shù)千顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星在不斷改變其相對位置、通信強度和傳輸延遲等方面存在較大的變化。在這種動態(tài)環(huán)境下，傳統(tǒng)的靜態(tài)路由技術(shù)已經(jīng)無法滿足需求，需要采用自動化的動態(tài)路由技術(shù)來優(yōu)化星座網(wǎng)絡的性能和效率。

大規(guī)模衛(wèi)星網(wǎng)絡的設計和發(fā)射對高效和最小延遲的路由方法提出了迫切的需求。由于計劃在未來部署的大多數(shù)星座都將依賴衛(wèi)星間鏈路(ISL)，因此數(shù)據(jù)包在從源到目的地傳輸時通常需要進行大量跳轉(zhuǎn)。大量衛(wèi)星增加了此類網(wǎng)絡中路由的復雜性。因此需要專門和高效的路由算法，隨著此類星座中衛(wèi)星數(shù)量的增加，由于空間和時間的限制，預先計算所有衛(wèi)星之間的所有最短路線變得越來越不可行。需要采用自動化的動態(tài)路由技術(shù)來優(yōu)化星座網(wǎng)絡的性能和效率。

具體而言，自動化的動態(tài)路由技術(shù)可以根據(jù)實時的狀況信息和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，自動計算最短路徑、最佳傳輸路徑和最小傳輸延遲等條件，并動態(tài)調(diào)整衛(wèi)星之間的通信流量和傳輸路線，從而實現(xiàn)星座網(wǎng)絡的優(yōu)化性能和高效運行。此外，動態(tài)路由技術(shù)還可以支持彈性網(wǎng)格計算等高級應用，提高星座網(wǎng)絡的可靠性、安全性和靈活性。

因此，對于巨型低地球軌道衛(wèi)星星座網(wǎng)絡來說，自動化的動態(tài)路由技術(shù)是非常重要的，可以提高星座網(wǎng)絡的性能和效率，同時也可以為用戶提供更好的服務體驗。

根據(jù)SDA與工業(yè)界的交流，有幾個供應商提出空間網(wǎng)狀網(wǎng)絡星座的概念已經(jīng)得到了充分的討論。商業(yè)巨型星座的衛(wèi)星數(shù)量基本都超過1500，比預計完成后的傳輸層還要大。這表明業(yè)界已經(jīng)開發(fā)了動態(tài)路由并且在設計階段已經(jīng)提出了解決方案，甚至技術(shù)已臻成熟。

根據(jù)不同的需求和優(yōu)先級，針對星座的光學星間鏈路(OISL)網(wǎng)絡有以下路由機制：

圖表：基于根據(jù)不同的需求和優(yōu)先級的OISL網(wǎng)絡分類

根據(jù)路由決策主體的差異，星座的路由算法異可分為集中式路由、分布式路由和混合式路由。 圖表：基于決策的分布方式分類的路由算法

通常來說，大規(guī)模LEO衛(wèi)星星座的建設周期長，衛(wèi)星通常是分批次發(fā)射，有計劃、逐批次進行組網(wǎng)，最終實現(xiàn)全面運營。因此，考慮到衛(wèi)星節(jié)點數(shù)目的逐步變化，需要在星座建設前期規(guī)劃網(wǎng)絡的可擴展性。相對于收集、處理全局網(wǎng)絡狀態(tài)的集中式架構(gòu)，分布式架構(gòu)具有更好的靈活性和容錯能力。

展望

巨型LEO星座復雜衛(wèi)星網(wǎng)絡是一種由大量衛(wèi)星組成的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)，其路由問題是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。當前熱門的深度學習和強化學習等人工智能技術(shù)可以應用于解決這個問題，具有以下潛力：

深度學習可以通過學習網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流量模式，自動發(fā)現(xiàn)最佳路由路徑，從而提高網(wǎng)絡的性能和效率。一些研究已經(jīng)使用流量預測作為其LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡分布式路由策略的一部分[1]。

強化學習可以通過建立一個智能代理，根據(jù)當前狀態(tài)和目標，選擇最優(yōu)的動作來實現(xiàn)最優(yōu)路由，適應網(wǎng)絡環(huán)境的變化和動態(tài)性，提高網(wǎng)絡的魯棒性和自適應性。

圖表：傳統(tǒng)路由算法與人工智能算法對比

基于深度學習和強化學習的路由算法可以針對不同的網(wǎng)絡需求和服務質(zhì)量要求，實現(xiàn)個性化的路由策略，提高網(wǎng)絡的靈活性和適應性。傳統(tǒng)的路由算法相比，基于人工智能技術(shù)的路由算法可以更好地處理網(wǎng)絡擁塞、故障和攻擊等問題，提高網(wǎng)絡的安全性和可靠性。未來，人工智能技術(shù)有望在低軌衛(wèi)星星座路由上獲得重要應用。（北京藍德信息科技有限公司）

審核編輯：湯梓紅