像地面一樣在空中建立網絡
引用：Klenze T, Giuliari G, Pappas C, et al. Networking in Heaven as on Earth[C]//Proceedings of the 17th ACM Workshop on Hot Topics in Networks. 2018: 22-28.
總結：
本文強調早期部署以後成功開始運營將是大型衛星網絡成功的前提，但與全部署不同，早期覆蓋存在間隙，因此將會出現頻繁的通斷。如果想要將衛星網絡接入地面互聯網，將會引起BGP消息的大範圍更新。本文首先分析了低軌星座可以在當今互聯網擔當的角色：邊遠區用戶接入、與其他ISPs連接做遠距離傳輸供應商、互聯網交換點IXP。然後分析發現與其他ISPs相連的時候即使忽略篩選掉一些BGP更新，早期部署階段通斷情況依然嚴峻
摘要：
描述空間ISPs如何運營以及如何與當今網絡互聯，場景是階段部署場景。發現即使10%部署也對大多數區域有一個高水平的覆蓋，只是覆蓋是間歇性的
1 概述
一場太空競賽開始，衛星網絡SNs有很多可能性。一方面較低的軌道使得傳播時延降低，比地面時延低；另一方面，SNs有高容量的星鏈，可形成一個網絡。
SNs的目標不僅是爲邊遠用戶提供接入，更有望進軍因特網市場，而其中比較有意思的想法是將SNs與骨幹網鏈接。這個想法雖好，實施起來卻有個巨大的挑戰：雖然整個衛星星座會有較好的能力，但分階段性的部署帶來了很大的挑戰，如何優化部署策略成爲一個重要的問題
本文着眼於階段部署及地站連接的有效性。我們的結果基於spacex的1600顆衛星計劃的前10%部署。我們連接中考慮BGP的有效性。
結果顯示，即使早期階段，高人口地區也能有高水平的連接。但這個連接是間歇地，頻繁斷開，這在域間也會出現問題
本文目標是指出航空公司最近潛在的問題
2 互聯模型
本章探究當前的互聯網企業如何使用空間，以及衛星在互聯市場如何以多種角色來有效吸引流量和用戶。
圖1展示了互聯網與衛星網連接地場景，重點在控制平面。其中SN的路由邏輯在地面邏輯中心實現，衛星僅負責流量地站之間流量的傳遞
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最後一公里地提供商
邊遠地區用戶接入作用。已存在的GEO或MEO已經提供了這種功能，但LEO依舊可以繼續提供。而那些地面基礎設施無法提供服務的終端，如飛機、船隻等，也可接入LEO。對域間路由而言，實現這個功能沒有很大的障礙。在此場景中，衛星ISP擁有一部分前綴，它會與其他ISPs建立peer關係並宣告前綴。同時會購買其他ISPs的傳輸能力來獲得全球可達性。而衛星與地站之間的路由則會由域內路由來控制。
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傳輸供應商
比較複雜的場景是衛星作爲供應商，將連接提供者其他ASes的時候的場景，而這種連接將可能打破當今互聯網市場。現今的主機別無選擇的使用單宿主網絡，不參與域間路由。然而，現在的衛星網絡能幾乎覆蓋全球了，那麼邊遠地區的單宿主網絡就可以變成多宿主網絡，這樣帶來的優勢很多：增加的路徑多樣性和冗餘性將會提升網絡的可用性及性能，網絡供應商將會獲得更大的網絡容量以圖1所在的網絡爲例，AS C中的設備既可以選擇通過LEO以AS E作爲提供商，也可以通過GEO來以AS A做提供商。每當LEO失聯的時候，依然可以通過GEO連接到AS A，保證了連接不會中斷，同時又能在LEO過頂的時候提供低時延的服務。
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互聯網交換點IXP
將SN作爲一羣全球可達的互聯網交換點，這樣可以讓希望建立peer關係但地理上距離較遠的ASes通過SNs直接建立peer關係。在這種關係中，SN不再是一個AS，而是一個交換機的角色
3 可行性分析
本節對衛星網絡併入骨幹網進行可行性分析
3.1 挑戰
對域內，持續運動的衛星星座導致動態地網絡環境。不同軌道衛星之間的相對運動需要定製星間路由協議，以實現源星和目標星之間的最佳路徑發現，鏈路層衛星和地站之間的handover很頻繁，一個地站在一顆衛星的覆蓋範圍內僅待幾分鐘
對域間，動態環境將會引起BGP的不穩定，BGP的收斂時間很長，一個簡單的星地handover都會引起嚴重的級聯反應。不穩定的衛星星座將會被懲罰。
衛星分階段部署時問題更嚴重。全部署的星座只是會改變連接，而部分部署的則會出現間歇性的連接。從可以使用到全部署可能需要6年，必須投入使用才能減少破產的可能。我們將重點討論部分部署以後BGP宣告的影響。
3.2 評估
首先分析衛星與地站之間的連接，然後驗證頻繁的BGP連接-斷連宣告的影響。本文做了一個仿真模型，並選擇使用spacex進行驗證。因爲spacex的目標不僅是最後一公里的連接，還有承擔長距離互聯網流量等。
3.2.1 星地連接
對部分部署的星座，根據位置不同，地站可能有全時間連接、間歇連接或從不連接的可能。我們仿真了不同階段部署的場景，使用10%的部署進行分析——10%的衛星已經能覆蓋全部部署面積的82%。這160顆衛星在1150km、53°傾角軌道中，分佈在8個均勻軌道里。這裏假定同一衛星下的地站都是連接的。
圖2展示了覆蓋情況，圖3橫座標是緯度，柱狀圖是每天衛星-地站連接-斷連改變觸發連接更新的次數（不考慮衛星之間handover的次數），線型圖是每天能有連接的時間，發現一些高人口密度地區大多數時間都有衛星連接，其他地區也有超過一半的時間有連接；以及，全覆蓋地區沒有斷連-連接的情況。圖4是40°N處的連接配置性文件。儘管有超過90%有連接，但也存在很多連接-斷開的事件
3.2.2 對BGP宣告的影響
假定一個地面AS僅通過一個地站與衛星連接。因此當這唯一的連接斷開的時候，將會有一連串BGP消息：SN取消地面AS所有前綴；地面AS取消通過SN宣告的所有前綴並未自己的用戶宣告新路。BGP信息的量取決於AS圖中失敗鏈接的位置和BGP speaker的具體實現細節(例如，爲多個前綴批量提取消息)。
以40°爲例，每天會出現超過150次通斷，即使這隻會觸發一條BGP消息，也會引起路由衰減抑制。爲減少BGP消息，基於預測信息將幾分鐘內會斷開的連接信息忽略掉。但相反的，斷連後很快有新連接的短時間通斷無法被忽略。而衛星之間的handover能在ms級時間內完成，衛星可以對流量緩存，因此這種通斷可以被忽略。通過過濾方案能有效減少BGP通告，不過相應的也會降低衛星利用率。
結果：
圖4可以看到被過濾以後通斷情況，實線是初始通斷，虛線是過濾後的情況。過濾的閾值是BGP收斂與連接浪費之間的一次tradeoff，圖5對這個權衡進行了衡量。大多數通斷間隔不超過5min，但設置這個閾值將會導致20%可用時間的減少。從5b可以看到過濾減少了通斷數量，但會導致15-45%的浪費
結果展示即使犧牲15%-45%的鏈接時間，也會有接近20個通斷事件產生，嚴重影響BGP宣告和收斂。下一步是尋找當今網絡的趨勢（如路徑感知網絡）
4 開放性問題
需要解決SNs和互聯網的無縫連接問題
- 動態拓撲：前面只在分步部署上進行了動態的討論，除此之外，LEO較短的壽命也使得它們容易出現錯誤。如果沒有冗餘備份，那麼就需要一個更靈活的協議來應對動態拓撲
- 波動的帶寬：
雨衰。可通過增加功率改善但浪費能耗；也可配合降雨較少地區的地站使用。一個能夠減輕(可預測的)帶寬波動所帶來的影響的網絡架構本身就是未來研究的一個有趣的問題
帶寬的波動另一個因素是使用窄點波束進行星地連接。最優切換和光斑光束最優對準GSTs的問題是未來研究的一個有趣方向 - 對互聯市場的影響
衛星網絡的加入是否能解決某些地區由於缺乏競爭引起的壟斷問題？增加競爭能讓競爭者努力提升性能、降低價格。在技術上，基於衛星的網絡究竟扮演怎樣的角色——供應商、IXP還是別的？它的加入是否能縮短AS-path（這對減少BGP前綴攻擊有用）？
5 相關工作
以前面向同步衛星，假定星地之間連接沒有變化，現在的低軌衛星星座顯然已經不能這樣。一些爲ad-hoc網絡設計的算法被用於處理高速變化的拓撲，也有一些將預測性加入路由中。間歇性衛星連接也在DTN中被討論過。同步的研究中顯示低軌星座的低延時特性，且發現隨着衛星密度增加延時降低且延時的變化也減少。但這些在初步部署中都存在問題。
6 結論
大型星座這項投資成功與否很大程度取決於早期收益。本工作中，我們描述了空間運營的互聯網服務提供商如何成爲互聯市場的一部分，並可能擾亂互聯市場。這裏藉助早期部署的衛星網絡進行評估，發現即使早期衛星網絡也能爲高密度人羣區做出貢獻。但由於星地連接的通斷頻繁，將會導致星地無縫連接出現問題。未來的工作將要研究結構上的方案來解決衛星的通斷問題，如路徑感知網絡