天地一体化网络中卫星通信港控制架构与路由技术研究

通过分析天地一体化骨干网络发展趋势及其约束条件,提出了卫星通信港的概念,阐述了其基本特点,并分析了目前面临的诸多挑战。针对卫星通信港的管理控制问题,提出了软件定义卫星通信港的体系架构,通过对地面网络、卫星网络等不同子网进行分层控制,承载海陆空各种类型节点的连接请求,最终满足不同用户的信息传输需求;同时,提出了以卫星通信港为核心骨干网的天地一体化网络路由策略,为提高网络的运行效率和承载能力提供了新的解决思路。     

智简空天地一体化网络

空天地一体化网络融合空基、天基、地基网络,提供超大规模全局性连接,真正实现全域泛在通信。针对空天地一体化网络因环境复杂、业务多样、节点异构、资源异质等导致的巨大挑战,通过有机融合智简系统与软件定义网络,提出智简空天地一体化网络解决思路,以“局域按需智简、广域达意智简”为核心方法,克服网络拓扑、路由、资源管控等难题,实现从软件定义网络到智简网络的范式跨越。     

专题:基于软件定义的空天地一体化网络技术

内容导读,近年来,随着低轨卫星商业计划的相继落地、高空平台的逐渐普及、地面移动通信技术的持续演进,空天地网络融合已成为重要的发展趋势。当前,发展空天地一体化信息网络已成为6G的共识,技术融合需要在5G时代起步实践,在6G时代全面实现。我国也将其作为重大使命纳入“新基建”范畴。     

天地一体化网络发展趋势与挑战

随着技术的发展和应用需求的多样化,传统的“烟囱式冶发展的卫星网络存在的功能单一,相互孤立,运行依赖于地面等问题逐渐凸显,不能满足我国军事、经济和人民生活水平发展的迫切需求。天地一体化网络综合利用新型信息网络技术,充分发挥天基、地基等网络的优势,可以实现支撑国家重大战略行动,促进多元信息传输共享。天地一体化网络主要由天基网络、空基网络、海基网络、地面移动网络等组成。,结合地面网络化技术的发展,天地一体化网络应该具有向智慧化、协同化、标识化发展,和从“以主机为中心冶向“以信息为中心冶过渡的趋势。同时,提出天地一体化网络的发展也面临组网协议、安全保障、互联融合、在轨验证等诸多方面的挑战。     

天地一体化数据链网络架构研究

本文首先阐述了天地一体化数据链网络的概念与内涵,分析了国外相关发展现状,并预测了以后的发展趋势。重点研究了网络架构,并提出了网络信息交互与处理流程。在文章的最后,总结了天地一体化数据链网络所面临的主要技术挑战。     

基于位置的天地一体化网络路由寻址机制研究

针对卫星高速移动导致的卫星网络内部及与地面网络间的连接关系不断变化的问题,提出了一种基于位置的天地一体化网络路由寻址机制——LA-ISTN.用户的IP地址携带其地理位置信息,在星间路由时,基于位置信息计算得到的路由方位选择最优的转发接口.仿真结果表明,相对于快照协议和OSPF路由协议,LA-ISTN显著降低了星上路由表...     

空天地一体化确定性网络研究

随着互联网从消费型网络向生产型网络升级,新兴行业应用需要差异化的确定性服务质量保障以及全时空范围的通信能力.如何实现泛在多域网络的异构兼容,支持空天地一体化网络(SAGIN)节点间的确定性传输成为当前的重要研究问题.首先分析了面向6G全域新兴应用场景的确定性服务质量保障需求,然后提出了包含全域协同网络管控层、多域动态确定性融合层、泛在异构确定性组网层的分层空天地一体化确定性网络架构,并研究相应场景的\"固移卫\"融合确定性网络关键技术,最后研判了空天地一体化确定性网络的挑战和发展趋势.     

卫星协同的天地一体化边缘计算网络架构

近年来,天地一体化的边缘计算网络受到了产业界和学术界的广泛关注。以往研究中,卫星网络作为地面数据中心的中继,长链路传播时延导致任务响应时间较大;由单颗卫星独自处理计算任务时,因为卫星资源有限而造成任务接受率低,将无法处理的任务回传给地面数据中心还会造成卫星下行带宽浪费等问题。基于此,考虑卫星协同进行星上计算,提出了卫星协同的天地一体化边缘计算网络架构。首先设计了卫星边缘计算节点的硬件平台架构;其次提出了基于资源感知的卫星边缘计算管控架构;最后设计了天地一体化边缘计算网络协同计算机制,对卫星协同计算中协同计算域生成、任务规划、故障应对三个重点问题进行分析,并给出了相应的解决方法。     

天地一体化网络空口波形仿真

卫星通信作为地面通信网络的重要补充,在应急通信、海事通信等方面具有不可替代的作用。近年来随着全球互联网的迅猛发展,卫星通信总体上朝着大容量、高速率、宽带化的方向发展,并逐渐出现了与地面网络融合的趋势。为发展天地一体化网络、真正实现全球无缝覆盖,需要在空口波形上进行一体化设计。针对天地一体化空中接口波形设计方案,在分析了现有的5G候选波形的基础上,提出可以将GFDM作为天地一体化网络的波形,分析了GFDM的功率谱密度、误码率、频谱效率以及PAPR性能。     

面向空天地一体化网络的数字孪生技术架构及应用

详细探讨了数字孪生技术在空天地一体化通信中的具体架构,以及网络优化方面的应用。将数字孪生分为虚拟空天地一体化网络和智能决策层。虚拟网络是对物理空天地通信网的精准映射,支持实时监控和测试验证功能。在智能决策层,通过环境感知与业务预测实现网络优化。最后,验证了面向空天地一体化的数字孪生技术在动态通信网络优化中的巨大潜力,为网络优化的未来发展提供了创新思路。     

空天地一体化网络基于服务功能链的资源分配

空天地一体化网络是6G通信愿景的重要组成部分,该网络借助广域覆盖优势,通过对网络中异构多级资源进行统一管理和综合处理,实现通信服务的全球无缝覆盖.但空天地一体化网络结构复杂且空时大尺度变化,异构网络节点时空跨度大,易引发高时延、动态路由等问题,难以保障不同业务的服务等级.同时,网络拓扑具有高度动态性,因而无法保障适配资...     

空天通信网络关键技术综述

伴随信息社会向网络化、泛在化、智能化持续发展,现有地面通信网络已经无法支持日益增长的宽带业务需求、泛在海量的物联接入需求、隐蔽可靠的安全传输需求.未来通信网络要求在全球范围内实现既纵深宽广又细致入微的全方位无线接入,其进一步演进亟需突破包括网络架构和空口技术等在内的底层技术.相比于地面通信网络,空天通信网络不受地形的限...     

基于光电一体化技术组网设计方案构建

目前,很多电力企业的电力通信设备仍然采用点对点方式进行输电传输,设备老化、稳定性差、可靠性低等问题给电力企业的正常运营带来了巨大挑战,同时又威胁到了电网的安全.本文在光电一体化技术基础上,提出了一种电力通信设备组网方案,设备数量少、组网方式灵活,可适用于县级供电企业.     

天地一体化网络安全使能技术研究

多样化的场景、接入方式以及新型网络架构,给天地一体化网络安全带来了新的需求和挑战。从梳理天地一体化网络新特征入手,提出了天地一体化网络安全新挑战;分析了天地一体化网络在认证鉴权、数据传输和攻击溯源方面的安全风险和需求,并探讨了应对相关问题的天地一体化安全使能技术。     

基于深度强化学习的空天地一体化网络资源分配算法

空天地一体化网络(SAGIN)通过提高地面网络的资源利用率可以有效满足多种业务类型的通信需求,然而忽略了系统的自适应能力和鲁棒性及不同用户的服务质量(QoS).针对这一问题,该文提出在空天地一体化网络架构下,面向城区和郊区通信的深度强化学习(DRL)资源分配算法.基于第3代合作伙伴计划(3GPP)标准中定义的用户参考信号接收功率(RSRP),考虑地面同频干扰情况,以不同域中基站的时频资源作为约束条件,构建了最大化系统用户的下行吞吐量优化问题.利用深度Q网络(DQN)算法求解该优化问题时,定义了能够综合考虑用户服务质量需求、系统自适应能力及系统鲁棒性的奖励函数.仿真结果表明,综合考虑无人驾驶汽车,沉浸式服务及普通移动终端通信业务需求时,表征系统性能的奖励函数值在2 000次迭代下,相较于贪婪算法提升了39.1％;对于无人驾驶汽车业务,利用DQN算法进行资源分配后,相比于贪婪算法,丢包数平均下降38.07％,时延下降了6.05％.     

空海空间一体化网络技术研究

空海空间一体化网络是军事信息化基础平台,是当今国内外重点发展的军事战略平台之一。针对当今国外空海空间一体化军事信息网络系统发展动向,首先研究空海空间一体化网络系统架构,分析其技术架构特点,其次结合其面临的复杂多异构的挑战性网络环境等问题,进行针对性分析研究,最后提出采用无线链路自适应组网关键技术和机动网随遇接入组网关键技术相结合,解决空海空间一体化网络组网中的问题,为空海空间一体化网络军事技术发展提供技术支撑。     

雷达通信一体化组网目标定位算法研究

随着网络信息技术的不断发展,雷达通信一体化模式渐渐形成,分析雷达一体化组网目标定位算法,这不仅能够提高测量数据的准确性,而且还能推动雷达探测技术向新的阶段发展.本文探究这一论题具有一定现实意义,希望能为相关工作者提供参考.     

PTN技术的组网方式分析及在其通信传输网络中的应用

网络信息技术的迅速发展,使得通信网络的结构更为优化和完善,并且它的电路交换模式也逐渐呈现出宽带化、IP化以及业务多元化等的特点,基于当前的发展态势如果继续采用传统的承载技术就远远满足不了业务发展需求,PTN技术与通信传输网络的相融合,可以大大改善当前通信网络的现状,本文在阐述了PTN技术组网的基础上分析了在通信网络中的具体应用。     

面向空天地一体化网络的移动边缘计算技术

空天地一体化通信网络是未来6G移动通信系统的重要发展趋势,能真正实现全球全域的"泛在连接"。考虑到空天地一体化网络的多层异构性,引入移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)技术可为用户提供各种数据业务计算服务的支持。首先,对空天地一体化网络中的天基网络、空基网络、地基网络以及MEC技术分别进行了概述,并讨论了引入MEC技术对空天地一体化网络带来的优势。其次,分别对低轨(Low Earth Orbit, LEO)卫星-MEC融合网络架构、高空平台(High Attitude Platforms, HAPs)-MEC融合网络架构、无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)-MEC融合网络架构以及空天地一体化网络(Space-Air-Ground Integrated Network, SAGIN)-MEC融合网络架构进行了介绍,并讨论了这4种架构的应用场景。最后,探讨了空天地一体化网络架构中安全性、移动性管理等关键性挑战问题。