5G地面移动通信技术在低轨星座的适应性分析

5G移动通信旨在适应更多的应用场景,与2G/3G/4G网络相比,用更多维度的指标去描述,全新的生态系统,成为通信领域的研究热点,随着国家天地一体化信息网络重大项目的推进,低轨移动通信星座备受关注。主要从体系架构融合和地面5G技术适应性等方面进行分析,提出了低轨移动通信星座系统的网络架构、协议设计以及空口传输体制,对我国未来要建设的天地一体化信息网络具有一定的参考意义。     

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。     

面向低轨卫星的星地信道特性研究与仿真

随着5G的应用与6G的研究,构建空天地一体化网络已经成为未来通信系统的发展方向。低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络可以提供大容量、低时延、广覆盖的通信能力,是未来天基网络的重要组成部分。然而星地信道传播距离长,电磁环境复杂,其传播特性与地面蜂窝网络有着很大不同。介绍了目前低轨卫星关于星地链路信道的标准化进展,分析了影响星地链路信道特性的因素及计算方法。在仿真平台上利用Starlink卫星数据对星地链路传播中的各种损耗进行了仿真,为低轨卫星星地链路设计提供了参考。     

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。     

低轨卫星与5G融合应用及关键技术

与传统地球静止轨道卫星相比,低轨道卫星具有大带宽、高通量、数据传输时延低等显著特点,更加适用于通信领域.低轨卫星通信系统与5G相互融合,取长补短,共同构建全球无缝覆盖的海、陆、空一体化综合通信网,满足用户无处不在的多种业务需求,是未来通信发展的重要方向.重点讨论了低轨卫星与5G网络融合架构、融合场景及融合内容,并重点分...     

星地融合网络架构及关键技术研究

随着国内外低轨卫星通信的空间网络快速发展,天基网络与地面网络逐渐形成两大独立的通信信息网络,卫星与地面网络融合成为5G增强和6G研究重点,由于与国外业务规模、运作模式存在差异,需制定适合国内需求的“卫星+5G/6G网络”研究发展规划,从ITU/3GPP等标准、网络体系架构及演进规划角度展开研究工作,分析技术背景及需求、技术现状和趋势,问题及风险等,从而为运营商后续标准推进及网络发展规划提出策略建议。     

通信、网络、计算融合的天地一体化信息网络体系架构研究

随着人类活动范围从大陆向海洋、太空的不断扩展,世界各国纷纷开始布局全球无缝覆盖、连接无处不在的天地一体化信息网络建设。天地一体化信息网络是天基网络与地面网络的深度融合,不是简单的地面向空间的拓展与叠加。从融合的角度出发,首先梳理了地面互联网、移动通信网、天基信息网络发展现状以及存在的问题与挑战;然后总结分析了天地一体化信息网络体系架构研究现状以及新型网络架构向云化、智能化发展的趋势;最后提出了通信、网络、计算融合的天地一体化信息网络的体系架构,并从物理架构、功能架构、物理与功能架构映射等多个维度进行了阐述,提出了一体化信息通信系统、一体化网络系统、一体化信息系统的3层功能架构模型,以期为后续天地一体化信息网络的研究、建设和标准化提供有价值的建议和参考。     

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。     

低轨卫星互联网：发展、应用及新技术展望

传统以人为中心的通信模式正在逐步向以服务为中心的通信模式转移，未来的6G时代，将是空天地海一体化的泛在网络。为了解决互联网的“最后一公里”问题、实现全球无差别的信息覆盖，低轨卫星互联网应运而生。从互联网的概念入手，介绍了低轨卫星的发展，并由此衍生出低轨卫星互联网的概念；概述了国内外在低轨卫星互联网建设中的项目进展情况；详细阐述了低轨卫星互联网在陆地、海洋及空中的典型应用场景和业务接入需求；梳理了低轨互联网发展过程中面向用户的4个关键技术，即抗干扰技术、感-传-算一体化技术、多星多波束联合传输技术和免授权接入技术，希望对低轨卫星互联网的工程推广产生一定的积极意义。     

一种低轨卫星阵列天线多波束覆盖及多业务协作传输方案

随着5G技术的发展与成熟,将5G技术应用于低轨卫星通信中对天地融合一体化接入具有重要的意义.对于低轨卫星阵列天线多波束覆盖,卫星端天线阵列形成的波束覆盖范围较大,服务的用户数较多,采用自适应波束覆盖的复杂度较高,而采用固定波束覆盖有着星下用户的链路余量过大、边缘用户链路余量低的缺点.为此,设计了一种基于部分连接混合预编...     

面向卫星通信的6G雾计算网络技术研究与展望

天地一体化无线网络是网络强国的重要标志，是信息时代的战略性基础设施。通过天地一体化无线网络，将以地面信息网络为主的网络边界，扩张到太空、空中、海洋等自然空间。雾计算(Fog Computing)技术是天地一体化无线网络的重要技术之一，可满足6G原生人工智能(AI)、通感算一体化、泛在连接、原生可信等需求。相比云计算技术，雾计算采用分布式计算模型，将计算和数据处理能力从云端扩展到边缘，提供低时延、高可靠、高灵活性的服务。卫星通信凭借广覆盖、强算力、高带宽、低成本等特点成为6G的关键要素，卫星高移动性、分布式算力的特点深度契合雾计算技术特征。介绍了6G雾计算当前国内外研究背景及现状，提出面向卫星通信的6G雾计算架构，探讨其未来发展前景和趋势。卫星雾计算通信网络通过与地面网络优势互补、互相耦合，能够提供更大规模的覆盖面积、支持更多样化的业务服务，实现更智能化的网络管理，在应急通信保障、赋能AI卫星网络、赋能算力网络、手机直连卫星等方面发挥重要作用。     

基于Pub/Sub模型的天地一体化网络移动性管理方法

天地一体化网络中,星基网络具有时变性,从而导致天地一体化网络难以采用传统地基网络体系完成终端管理。针对这一问题,提出低轨卫星或天基终端发生移动时主动更新位置信息,由低轨卫星充当天基终端的移动接入网关(MAG),由高轨卫星组成的网络充当天基网络的移动性管理代理(MMA),移动终端和低轨卫星的移动性控制信息由基于Pub/Sub的模型来管理,以维护MAG之间和MAG与地面网关(GW)之间的隧道,从而减少星间移动性管理消息交互和移动过程对传统PMIP网络的LMA和HA的依赖,提升了移动性管理的效率和可靠性。仿真结果表明,与传统MIP相比,基于Pub/Sub模型的天地一体化网络移动性管理方法以少量信令开销为代价,取得了传输时延方面的明显优势。     

基于边缘智能协同的天地一体化信息网络研究

随着应用需求的发展，如何在天地一体化网络的异构组网环境中以及大时空尺度下提供高效的网络服务成为新的挑战。基于对未来天地一体化信息网络需求的分析，提出一种未来天地一体化网络架构——基于边缘智能协同的天地异构融合标识网络架构，介绍了架构的 3 种关键技术，即服务标识建模及分发机制、异构网络资源深度自感知机制和天地异构网络协同融合机制。最后，介绍了所提架构在高铁通信、民航通信、普惠服务以及特种通信场景中的应用前景。     

天基信息网络发展与应用

针对近来作为国内外研究热点的天基信息网络,介绍和分析了其新一代高通量卫星技术、低成本小卫星制造技术和低成本运载工具等技术基础。同时分析指出天基信息网络在网络架构融合设计,包括高低轨卫星联合组网和卫星与5G融合技术,以及低成本卫星和天基信息网络组网方式优化等有待突破的关键技术难题。在此基础上,针对天基信息网络的应用,分析并指出了政策法规、运营成本、地面通信竞争和行业发展趋势的四重挑战。最后,基于市场调研和数据分析得出,天基信息网络在航空、航海等领域有着广阔的市场,其应用的关键在于实现低价优质的卫星通信服务。     

基于5G技术的低轨卫星物联网技术

基于5G技术的低轨卫星物联网融合了地面5G技术灵活有效与低轨卫星网络广域覆盖的优势,是实现全球海量物联终端广域连续性泛在接入的必然选择。针对地面5G技术与低轨卫星物联网的融合,对低轨卫星物联网的组成和演进进行了全面概述,论述了技术体制的发展方向;针对低轨卫星物联网信道特性,对多普勒频移补偿技术、低轨卫星长时延信道补偿、卫星物联网随机接入等保证传输时效性和可靠性必须要解决的关键技术进行了适应性分析和设计,为未来低轨卫星物联网的发展提供支撑。     

天地一体化信息网络在我国民航领域的应用设想

天地一体化信息网络工程将构建全球覆盖的安全、高效、实时、宽带数据传输网络,基于天地一体化信息网络的新一代机载通信、导航、监视系统是未来我国民用航空电子系统发展的重要趋势之一,可以显著提升机载航电系统能力,为航空运输的安全性、经济性、环保性、舒适性带来巨大的变革。在分析国外航空卫星系统在民用航空领域应用现状的基础上,针对我国天地一体化信息网络在民用航空领域的应用差距,提出了基于我国自主卫星系统的天地一体化信息网络在民用航空领域应用的建设设想、实施步骤及适航考虑。     

天地一体化信息网络安全防护技术的新思考

天地一体化信息网络是国家面向2030的重大科技工程,安全防护是保障其运行的关键。由于能够主动适应用户、网络和业务的快速变化,可以实现网络技术与安全的共生演进,天地一体化信息网络成为近年来国内外学术界和产业界普遍关注的重要方向。在分析天地一体化信息网络面临的安全威胁和现有防护技术思路的基础上,探讨了内生式安全防御技术在天地网络架构、关键信息系统中的应用设想,相关技术思路和设计可为内生安全的天地一体化网络安全防护体系建设提供参考。     

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。     

CCSDS与TCP/IP协议转换的研究与实现

随着低轨卫星星座、载人航天工程和空间应用等领域的发展,空间传输网络和地面传输网络的融合已成为天地一体化网络发展的必然趋势。针对空间基于CCSDS(国际空间数据系统咨询委员会)链路协议的IP网络和地面IP网络之间的转换问题,文章提出一种协议网关的设计方案。该网关采用灵活的多线程结构和分层次分模块的架构实现CCSDS标准和TCP/IP(传输控制协议/网际协议)间的转换,利用ARP(地址解析协议)欺骗技术解决UDP(用户数据报协议)/TCP通信问题,实现终端通过低轨卫星的中继进行网络服务。最后给出了该网关的实现流程和性能测试结果。     

天地一体化信息网络天基物联网应用体系研究

天地一体化信息网络是国家重点工程之一,是未来我国信息时代的战略性公共信息基础设施。随着跨境电子商务、智能家居、智能航空管理等物联网应用的蓬勃发展,对发展天基物联网提出了急需。因此将天地一体化网络工程建设与天基物联网应用服务紧密结合非常重要。 本文将主要对基于天地一体化信息网络工程的物联网应用体系进行研究,包括参考模型、网络架构、协议体系和软件系统等几个方面,为天地一体化信息网络工程的建设奠定基础。