在深空物流领域，行星际供应链面临光速延迟（地球 - 火星 4-20 分钟）和动态轨迹挑战。传统 TCP/IP 协议因假设连续连接而失效，DTN（Delay-Tolerant Networking）通过存储 - 转发机制成为核心解决方案。Ion Microsystems 等公司利用离子推进器实现快速载荷交付，避免轨道对齐等待，DTN 则确保数据可靠传输。本文聚焦 DTN 路由优化器工程，结合轨道模拟器，实现供应链中物资调度与状态跟踪。
DTN 架构以 Bundle Protocol（BP）为核心，运行于汇聚层适配器（CLA）如 LTP（Licklider Transmission Protocol）之上，支持长延迟环境。BP 将数据封装为 “捆绑包”（bundles），节点在链路中断时存储，直至机会窗口转发。NASA 的 ION 实现（BPv7，RFC 9171）嵌入式优化，适用于航天器计算资源受限场景。在行星际供应链中，供应链节点（如轨道器、地面站）形成覆盖网络，物资从地球运至火星需经多跳中继，DTN 保管转移（custody transfer）确保端到端交付。
观点一：CGR（Contact Graph Routing）是 DTN 路由优化器首选，预计算接触图（contact graph）预测链路窗口。证据显示，CGR 在深空测试中（如 Deep Impact DINET 试验）提升交付率 14%，延迟减 50%。工程中，接触图节点为卫星 / 中继，边标注时间窗（fromTime-toNodeNbr）、容量（数据率）。光延迟下，路由需考虑单向光时（SLT）和往返光时（RLT），火星链路 SLT 达 20min。
轨道模拟器工程是 CGR 基础，用于生成动态轨迹预测。使用 STK（Systems Tool Kit）或开源 GMAT（General Mission Analysis Tool），输入 TLE（Two-Line Element）或初始状态矢量（位置、速度），模拟 n 体引力（J2 摄动、太阳辐射压）。参数清单：
- 轨道要素：半长轴 a（LEO 7000km，GEO 42164km），偏心率 e<0.01（近圆），倾角 i（SSO 太阳同步避辐射）。
- 时间分辨：步长 Δt=1s，预测跨度 1 周（匹配 ISL 变化）。
- 扰动力学模型：SRP 系数 Cr*A/m=0.01m²/kg，拖曳模型（Box-Wing）。 模拟输出接触计划：{源节点，目标节点，起始时间，结束时间，数据率 min (上行，下行)}。
路由优化器落地：集成 CGR 到 ION 节点，配置路由表更新周期 < SLT/2（火星 < 10min）。算法步骤：
- 轨道模拟器生成接触图 G (t)，节点 V = 供应链节点（地球站、火星轨道器、货运器）。
- Dijkstra 变体求最短路径，权重 = 预计延迟（SLT + 队列时延）+ 丢包风险（1 - 容量利用率）。
- 多拷贝转发（n-copy）：高优先物资 n=3，低优先 n=1，阈值队列 > 80% 触发。
- 优化参数：超时重传 = 2*RLT（火星～80min），内存阈值 80%（BP 持久存储），优先级队列（EF + 高优先）。
监控要点：节点报告队列深度、捆绑存活率、端到端延迟。风险缓解：内存耗尽时删除过期捆绑（TTL = 任务周期），回滚到单拷贝模式。实际部署，Ion Microsystems 离子推进器动态轨迹下，CGR 确保供应链物流包（如库存状态、轨迹更新）交付率 > 95%。
参数清单示例（火星供应链）：
| 参数 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| SLT 阈值 | 20min | 路由预计算周期 |
| 接触窗容量 | 2Mbps 下行，256kbps 上行 | 不对称链路 |
| 队列阈值 | 70% | 触发拥塞控制 |
| 重传间隔 | 2*RLT | 最大化窗口利用 |
| 模拟精度 | 1km 位置，1m/s 速度 | J2+SRP 模型 |
此方案可扩展至多模型：结合 ML 预测轨迹偏差，动态调整 CGR 图。工程实践证明，在光延迟 / 动态轨迹下，DTN+CGR 优化供应链效率，提升深空物流可靠性。
资料来源：Ion Microsystems 官网（https://ionmicrosys.com/），NASA ION-DTN（https://github.com/nasa-jpl/ION-DTN），RFC 9171。