空天地一体化通信网络发展愿景与挑战

从未来6G网络的愿景出发,首先讨论了空天地一体化的网络愿景,提出了一体化的网络架构。在分析了卫星通信息和空基通信系统的特点后,给出了未来空天地一体化通信网络的应用场景。然后从网络结构、通信设施与设备及空口技术等3个方面详细阐述了当前一体化网络的发展现状与技术挑战。最后总结了当前地面通信运营商在空天地一体化网络中的尝试,提出非地面网络具有明显的覆盖优势和长距离通信的低时延网络服务优势,可以帮助运营商提供低成本的普遍服务及扩展现有的通信服务,实现收入增长。     

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。     

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。     

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。     

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。     

低轨星座网络的空天地一体化无线光通信资源调度方法

研究基于低轨星座网络的空天地一体化无线光通信资源动态调度方法,高效精准分配其通信资源,保障资源利用率与通信效率。结合软件定义网络(Software Defined Network, SDN),设计空天地一体化无线光通信网络,构建包含数据转发平面与控制平面的低轨星座网络,通过转发平面传输通信业务,由控制平面结合遗传-粒子群算法,动态调度空天地一体化无线光通信网络的通信资源。结果表明,该方法可实现空天地一体化无线光通信网络资源的动态调度,资源的综合利用率较高、通信时延较低,调度效果显著,可为网络的整体通信质量提升提供保障。     

空天地一体化网络安全防护技术分析

随着我国海洋、太空等国家利益不断拓展,国内安全应急事件处置,以及空间科学探索任务等的不断深入,对空天地一体化网络跨地域、跨空域安全通信、传输提出了更高的要求。针对其面临的安全威胁进行深入的分析,并提出了一体化网络安全防护未来发展亟待解决的关键技术,为后期开展空天地一体化网络安全防护研究指明了方向。     

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。     

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。     

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。     

空天地一体化在5G+垂直行业中的应用研究

5G作为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施,在助力疫情防控、复工、复产等方面作用突出。在5G技术的推动下,一个覆盖全球、无缝对接、空天地一体的信息网络系统正在逐步形成。文章通过对典型空天地一体化网络架构进行介绍,以及对空天地一体化网络在智慧农业、林火防控和无人驾驶等典型领域的应用与其应用推广情况进行研究分析,从而为5G行业应用解决方案提供参考,并为行业应用落地提供支撑。     

星算网络——空天地一体化算力融合网络新发展

面对不断增长的算力和网络需求,6G空天地一体化网络通过网络集群优势突破单点算力和传统网络传输的极限,形成以算为中心,以网为根基,云、边、端、网、数、算深度融合的新型空天地一体化算力融合网络。首先介绍了算力网络和空天地一体化网络的发展现状,并结合6G空天地一体化算力融合网络的需求提出了星算网络的概念。其次,对星算网络的分层系统架构中的空基网络、天基网络和地面网络进行描述,并提出由算网资源层、算网抽象层和算网编排层组成的逻辑架构。之后,针对未来星算网络面临的算存问题、可信传输问题、天基算力编址寻址和高移动性算力路由问题提出对应关键使能技术。最后,对星算网络的典型应用场景进行了讨论和展望。     

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...     

NTN非地面网络技术发展综述

卫星互联网技术通过卫星提供互联网接入服务,满足地面蜂窝网络尚未覆盖地区的通信需求。本文详细介绍了卫星互联网的发展、NTN非地面网络技术标准进展、透明载荷与再生载荷两种网络架构,以及NTN技术目前面临的挑战。这些信息为进一步研究空天地一体化和提升偏远地区用户广播电视观看和通信体验奠定了基础。     

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。     

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。     

天地一体化网络可视化系统设计与实现

天地一体化网络将是国家未来重要的信息网络基础设施,为弥补其可视化方面研究的不足,全方位、多角度地展示其网络结构,设计并实现了一套天地一体化网络可视化原型系统。该文介绍了相关基础技术,提出了一个多视图可视化框架,并从体系架构和功能结构两个方面对系统总体进行设计,分别详述了各功能层下每个模块的作用与实现过程,对可视化效果进行验证。结果表明,该系统能全面地展现天地一体化网络的结构,也能为其他相似网络的可视化提供参考。     

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。     

“基于机器学习的5G与B5G信道建模及仿真技术”专刊前言

目前5G低频段移动通信系统正在商用化,随着未来物联网大规模机器通信业务接入的需求,5G毫米波系统的商用化已为期不远.同时,为了提升网络覆盖及频谱利用效率等,B5G空天地一体化网络研究正在全球范围内展开.传统的信道建模与仿真研究主要基于信道的统计特性与规律,适用于移动通信系统级性能评估、仿真和设计,本专刊基于机器学习的5G和B5G信道建模及仿真技术能准确地反映信道的时变特性,能很好地实现与环境的适配和精细化表征移动通信链路级信道电波传播特性.B5G空天地一体化网络电波环境更为复杂,精准的信道建模及仿真技术与空间电波环境、地形地貌等数据库紧密相连,专刊的出版将对空天地一体化B5G大数据信道建模与仿真技术研究有重要的指导意义.     

网络融合深化使能5G全场景多维度服务

5G R16标准已经发布,使得5G预期解决增强移动宽带(eMBB)、超可靠低时延通信(URLLC)、海量机器类通信(mMTC)的标准初步完备。以网络融合为主线,从固定移动融合、空天地一体化融合、通信技术(CT)/运营技术(OT)融合这3个角度,分析5G架构在网络融合的深度及广度上的发展趋势,同时指出了5G面向R17的关键演进方向。认为网络融合技术的复杂性和融合的深度有关,不能因为网络融合复杂而放弃技术和应用的融会贯通。