38、低轨卫星网络中路由变异性特征解析

低轨卫星网络中路由变异性特征解析

1. 路由频繁变更的危害

在低轨卫星网络中，最短路径算法常导致路由频繁变更，这会带来诸多问题。
- 路径利用率低下 ：以纽约2000个地面站与伦敦2000个地面站的通信为例，节点为追求最短路径，即便其他路径的延迟仅稍高，所有连接仍会集中到同一条路径上。如紫色路径因黄色路径的RTT低约半毫秒而被放弃，之后又因黑色路径的半毫秒增益而再次更换，28秒后又复用黄色路径。这些增益相较于路径的RTT（约1 - 2%）相当低，且传输层可能无法跟上这种变化，使增益的好处被削弱。
- 拥塞控制算法性能不佳 ：研究路径变更对传输层行为的影响，考虑了链路利用率、95%百分位延迟和功率（利用率与95%百分位延迟的比值）。以印度浦那和巴基斯坦拉合尔之间的路线为例，评估了RTT可变性和带宽可变性单独及组合的影响。实验中，带宽在204 Mbps和48 Mbps之间交替。结果如下表所示：
| 算法 | 恒定带宽（利用率%） | 恒定带宽（延迟ms） | 恒定带宽（功率） | 可变带宽（利用率%） | 可变带宽（延迟ms） | 可变带宽（功率） | 可变带宽可变RTT（利用率%） | 可变带宽可变RTT（延迟ms） | 可变带宽可变RTT（功率） |
| — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| BBR | 95.4 | 18.3 | 5.21 | 90.1 | 29.7 | 3.03 | 95.9 | 26.4 | 3.63 |
| Cubic | 61.8 | 16.7 | 3.7 | 55.4 | 28.7 | 1.93 | 68.6 |