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摘要：为了解决低轨卫星（LEO）在广域网络中由较长传播时延和较大动态抖动造成传统的时间敏感网络（TSN）微秒级调度无法正常工作问题，提出一种端到端低轨星地融合TSN架构以及面向高时延抖动星地TSN网关（ST-GW）。该架构在控制面上实现5G非地面网络（NTN）与TSN协议栈的深度融合；在数据面上使用大缓存进行时延补偿，同时采用宏周期排队转发（MCQF）方式。OM-NeT++仿真结果表明，ST-GW可以很好地应对星地链路上时延变化，在长传播时延情况下使端到端抖动小于1μs，满足广域确定性通信要求。
关键字：低轨卫星；星地融合网络；星地TSN网关；抖动控制
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2026.07.004
概述
6G 星地融合网络（SAGIN）是实现全球泛在连接的重要基础设施，工业控制、无人机协同等关键任务型应用对网络的要求已经从大带宽提升到确定性传输［1-4］。低轨（LEO）卫星的轨道高度较低，因此具有较低的时延以及较大的地理覆盖范围；而时间敏感网络（TSN）利用精确的时间同步和时间感知整形（TAS）技术可以在局部区域内提供确定性的传输能力。星地网络结合TSN是解决大规模区域内的确定性传输问题的有效方法，但星地融合确定性传输也存在如下问题［5］。
a）传播时延与调度周期失配。LEO 星地链路传播时延一般为10~30 ms，而传统的局域网TSN 微秒级调度周期对于如此大的传播时延已经不起作用，容易造成流量错位以及大量数据包丢失现象。
b）高动态时延抖动。LEO 卫星相对于地面快速移动造成明显的多普勒频移，引起连续时延变化，从而影响传统的静态TSN整形对端到端时延保证能力。
c）缺乏异构协议栈映射方法。TSN 工作在IEEE 802.3 的数据链路层，但是卫星通信一般使用3GPP NTN 协议或者自定义的TDMA 方式，需要低成本的跨协议栈映射以便支持高层的确定性路由，目前大部分研究工作都集中在高层的网络层泛化路由或者整个网络流量的最优分配问题上，在靠近地面站的物理链路上，对时延抖动控制方面的关注较少。
针对上述问题，本文提出一种端到端低轨星地融合TSN 架构以及面向高时延抖动星地TSN 网关（Satellite-Terrestrial Gateway，ST-GW），构建了端到端融合架构，设计了宏周期排队及动态补偿方案（MCQF），最后利用OMNeT++以及STK 搭建高度仿真实验室进行了仿真验证。
