一种面向低轨遥感星座的路由任务规划算法研究

为了解决遥感星座数据传输时效性差的问题,利用星间链组网,提出了一种适应于断续猝发特征星间网络的路由任务规划算法。该算法以遥感卫星成像任务规划结果为驱动,结合卫星网络拓扑结构的时变性特点,改进基于快照序列的拓扑划分方法,降低路由切换频率,减少链路切换代价损失。并将卫星与地面站之间的路由看作低轨遥感星座路由的一部分,在选择星地最短路由路径的同时实现星地建链总时长最大化。仿真结果表明,该算法能够显著提升低轨遥感卫星星座的数据传输能力。     

卫星网络管理系统对抗技术研究

分析了卫星网络拓扑结构的特点,讨论了卫星网络管理系统的一般功能、组织结构和薄弱环节,在此基础上提出了一种基于攻击图的卫星网络拓扑结构脆弱性分析方法,从性能管理的角度研究了卫星网络管理系统面临的安全威胁,提供了针对卫星网管的对抗技术思路。     

低轨巨型星座网络：组网技术与研究现状

以新兴低轨巨型星座网络为研究对象,概述了系统基本架构与工作模式,总结了新兴巨型星座网络的基本特征。根据系统架构,从卫星网络拓扑动态性管理、星地链路切换策略、路由算法设计、地面信关站布局优化设计以及网络仿真与性能评估5个方面系统梳理了各关键技术的主要技术路线和研究进展,尤其是近期巨型星座的相关研究进展。重点分析了低轨巨型星座中星座规模和复杂度扩增对组网关键技术的挑战,以及现有的各类解决方法在巨型星座宽带网络场景下的适用性。最后对未来巨型星座网络的相关研究方向进行了展望。     

多层卫星通信网络结构设计与星际链路分析

针对单层卫星网络时延高、网络阻塞概率大等问题,研究了多层卫星网络的系统结构及其特点.为解决单一轨道对卫星性能发挥的限制问题,结合不同轨道卫星特点,引入分层卫星网络结构,采用Walker和极轨星座覆盖带设计法,设计了多层卫星网络星座.针对“强连接”模型中星际链路冗余度过高的问题,采用“弱连接”模型作为星际链路建立的基本原...     

LEO/MEO双层卫星网络层间星际链路建立策略的性能研究

从改善LEO/MEO双层卫星网络拓扑结构稳定性的角度出发,该文提出了3种基于集中重建的层间星际链路建立策略.新策略的基本思想是通过强制所有层间星际链路在相同时间进行重建来大幅减少网络拓扑的重构次数.仿真结果表明,与原有的策略相比,该文提出的策略能够以可接受的代价提高LEO/MEO双层卫星网络拓扑结构的稳定性.     

面向卫星网络的流量工程路由算法

针对卫星网络链路长时延、拓扑时变等特征,将链路传输时延引入并基于MPLS网络中源-目的节点对已知这一先验知识,提出了一种面向卫星网络的MPLS流量工程路由算法。该算法基于卫星网络时变拓扑模型的卫星拓扑快照,定义链路初始权重为链路剩余带宽、传输时延的综合函数,在为当前节点对建路时考虑其余节点对将来建路的可能需求计算链路的关键度,在此基础上通过链路权重的动态调整及延期选用实现流量工程,从而优化卫星网络的链路利用。实验表明,此算法在请求拒绝数、吞吐量、平均跳数及平均时延等方面性能都有较理想的提升。     

WRC-19为非对地静止轨道卫星星座建立新“里程碑”

"WRC-19为非对地静止卫星(non-GSO)星座确定了一个稳定的监管框架,这将使得巨型卫星星座很快取得成果,并为世界各国公民提供更实惠的网络连接手段。"国际电联无线电通信局(BR)主任马里奥·曼尼维奇在2019年世界无线电通信大会(WRC-19)上表示。经过四周的激烈讨论,WRC-19形成了non-GSO卫星网络的投入使用定义,建立了基于一定时间阶段必须满足一定比例在轨卫星数量的要求("里程碑"),以及50/40G H Z频段非静止轨道卫星频率共用磋商机制的国际规则框架,对确定需要协调的卫星网络的列表、卫星网络数据项申报以及短期卫星任务相关规则进行了修订。     

LEO卫星网络路由协议研究

低轨道（Loweadhorbit,LEO）卫星网络具有拓扑时变性、承载业务分布不均衡以及星上资源有限等特点。针对这些特点,如何设计简单、高效的LEO卫星网络路由搏议成为当前卫星网络研究的热点问题。通过深入分析已提出的LEO卫星网络路由协议,文章对LEO卫星网络路由协议进行了合理分类,详细阐述了各类典型的LEO卫星网络路由协议,讨论了每种协议的优点和适用环境,指出其中存在的不足,并对它们进行了综合对比。最后总结全文,指出LEO卫星网络路由协议进一步的研究方向。     

宽带卫星网络边界路由技术研究

在中低轨道卫星星座中,利用星间链路组网是宽带卫星网络技术发展的一个主要方向。卫星网络中的边界路由主要解决卫星网络和地面网络之间在网络层的互操作性问题,实现网络层的互相融合,使端用户能够通过异构网络透明通信。在分析已有研究的基础上,结合地面网络使用的边界路由技术,本文给出了地面网络和卫星网络的互连模型,分析了具有星间链路的卫星网络中边界路由问题的实质,然后介绍了一种基于BGP-4协议的卫星网络边界路由机制,最后总结全文并指出后续的研究方向。     

卫星网络基于广度优先树的报文扩散算法

卫星网络ISL子网的拓扑结构具有动态性、周期性和可预知性,时间离散化类的路 由算法是卫星网络的主流路由算法之一。由于ISL子网是网格状、存在物理环路的网络,运行 过程中有大量的信令报文需要从某一颗卫星扩散到整个ISL子网,为避免环路路径和重复报 文问题,提出基于广度优先搜索生成树的报文扩散算法。仿真结果证明算法正确有效。     

基于STK的双层卫星星座设计及仿真

轨道与星座的设计是整个卫星通信系统设计的基础,合理的轨道设计与星座配置方案可以显著提高系统的整体性能。结合GEO卫星处理能力强,LEO卫星星地时延小的特点,以提供全球实时接入为目标,提出了一种由LEO卫星提供全球覆盖的GEO/LEO双层卫星网络星座设计方案。运用卫星覆盖带分析方法,确定由48颗LEO卫星完成全球覆盖。通过在STK仿真环境下进行计算机仿真验证,得到所设计的卫星星座可完成全天时全球覆盖。     

中低轨卫星跨层激光链路二次同步切换方法

中低轨卫星之间跨层激光链路的无缝切换直接决定了双层卫星光网络的稳定性.异步切换方法会导致网络拓扑频繁重构,而集中同步切换将造成两层间连接中断,网络运行状态失控.为此,本文提出了中低轨卫星星座激光链路的二次同步切换方法,在保证中低轨道卫星连通的基础上,可降低网络拓扑重构频率.研究了整数周期比的中轨道和低轨道卫星空间位置特性,建立了中低轨卫星星座构形二阶非球摄动模型,确定了中低轨道之间轨道周期比为3的双层卫星星座构形.按连接和切换顺序将该星座构形中跨层激光链路分为两组,以相对周期的1/4为基准,每次令其中一组同步切换,通过交替完成切换.研究结果表明,二次同步切换方法使得网络拓扑重构频率降低到链路切换频率的1/7,比集中切换方法在网络平均时延方面降低了30ms.     

基于分布式星群的双层星座设计

当前,陆地通信系统已无法满足日益复杂的信息需求,利用空间信息网络实现全球范围内的无缝覆盖和高效容量传输成为研究热点。现有卫星通信系统以单层星座为主,缺少高低轨卫星之间的协同。提出了一种基于分布式星群的双层星座设计,以基于分布式星群的低轨卫星作为网络架构的基础,采用星间链路实现低轨卫星之间的通信,通过高轨卫星实现中低纬度地区覆盖性能加强。仿真结果表明,所提方法在仅依靠在国内部署卫星地面站的前提下可实现全球多重覆盖。     

全球覆盖稳定拓扑LEO/MEO双层卫星激光网络设计

利用覆盖带法,设计了全球连续覆盖低轨道(LEO,lowearth orbit)/中轨道(MEO,mediumearth orbit)双层卫星光网络结构。LEO层是一个零相位因子walkerdelta星座,系统具准静态的Mesh逻辑结构。MEO层由赤道和极地轨道两个轨道组成,补充了LEO层对赤道地区覆盖的不足。覆盖性能结果表明,该网络上升轨道卫星对全球提供99.9%的平均覆盖,对我国提供100%的覆盖。链路性能仿真表明,双层卫星网络结构网络拓扑稳定,相邻节点仰角变化范围小,非常适合激光链路,与国外同类型星座相比所需卫星数少。     

Load Balancing Routing Algorithm Based on Extended Link States in LEO Constellation Network

As an important part of satellite communication network,LEO satellite constellation network is one of the hot research directions.Since the nonuniform distribution of terrestrial services may cause inter-satellite link congestion,improving network load balancing performance has become one of the key issues that need to be solved for routing algorithms in LEO network.Therefore,by expanding the range of available paths and combining the congestion avoidance mechanism,a load balancing routing algorithm based on extended link states in LEO constellation network is proposed.Simulation results show that the algorithm achieves a balanced distribution of traffic load,reduces link congestion and packet loss rate,and improves throughput of LEO satellite network.     

LEO卫星移动通信系统空间网络技术分析

在分析LEO卫星星座移动通信系统空间段网络功能和特点的基础上,进行了星座网络路由和交换技术体制的分析和论证,提出了以支持话音业务为主的LEO卫星移动通信系统星座网络路由和交换技术方案。星座网络采用定长信元格式交换体制,采用动态拓扑离散化的拓扑快照静态路由策略。这种静态路由离线计算方式和定长信元交换相结合,提高了网络交换的效率和转发速率。     

Dynamic beam shut-off algorithm for LEO satellite constellation

Aiming at the problems of the relatively dense coverage of the satellites in the space segment of the low earth orbit (LEO) multibeam satellite constellation network,which resulted in relatively dense areas in some regions,causing severe inter-beam interference and unnecessary beam resource overhead,a beam shut-off algorithm was proposed with global coverage requirements.The dynamic beam shut-off (DBSO) optimization problem was formulated in LEO multibeam satellite constellation network.Then,the problem was proved to be NP-complete and a heuristic DBSO algorithm was proposed.Simulation scenario considers the Iridium constellation network scenario with total 3 168 beams,and it shows that the number of required activated beams is only 1 913 with 39.61% beam resource reduction.     

未来低轨信息网络发展与架构展望

近年来,伴随着运载、卫星、通信、网络、智能等技术的发展,天基网络形态正在发生质的变化。低轨(LEO)星座网络已经成为众多应用场景、业务承载需求的新选项,有向着全球覆盖、天地一体、多业务承载、持续演进、安全可控的天基通用信息网络基础设施发展的趋势,而这样的愿景对未来低轨星座网络架构提出了更高的要求。该文首先从空间网络、先进卫星以及天地网络融合3方面技术领域对近年来低轨星座网络相关技术的发展现状进行了概述,并对低轨星座网络发展的愿景与趋势进行了分析研判。在此基础上,该文提出基于软件定义(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)的全云化卫星-5G融合网络架构,使网络具备架构可编程、网络功能抽象解耦以及去中心化的核心优势,辅以意图驱动网络等智能网络运行管理方法,实现网络的多业务承载、持续演进、自动化管理等能力。最后,该文对需重点关注的技术方向进行了展望。     

低轨大规模卫星星座系统建模与干扰分析

针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题,对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink和OneWeb星座为研究对象,根据低轨卫星的星座参数,获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理;对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析,获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系,计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征;获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性,并分析不同场景下的干扰时间特征,从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况,且频率越高,干扰现象越明显。     

低轨卫星星座快速响应链路损毁路由算法

设计高效弹性的卫星路由算法是未来低轨(Low Earth Orbit, LEO)卫星通信技术的一个重要发展方向。为解决低轨卫星星座网络中星间链路发生故障后存在的传输中断和数据安全问题,提出了一种低轨卫星星座快速响应链路损毁路由算法(Quick-response Link Destruction Routing Algorithm for LEO Satellite Constellation, QRLDRA)。QRLDRA以星座可预测拓扑作为星间路由计算基础,增加星地回传路由设计,快速将星间链路异常回传至地面计算中心处理;引入多优先级动态队列,根据节点链路状态调整星间链路不同数据传输的优先级;综合路由计算、路由上注、链路检测等功能,完成对拓扑变化的及时响应。通过仿真实验与传统算法的比较发现,所提算法有效提高了数据端到端传输的成功率,为用户业务服务质量(Quality of Service, QoS)提供了可靠保障。