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。     

天基信息网络高效管理系统研究

随着天基信息网络的快速发展,独立发展的网络管理系统重复建设且互操作性差,因此,统筹建设天基网络管理系统是系统发展的必然趋势.文中提出了天基信息网络管理系统的系统架构、运行机制、功能组成、关键技术等内容,设计适合空间网络传输和安全等级分级的管控协议,实现空间资源的高效利用、空间网络的弹性可靠.     

天地一体化信息网络中天基卫星网络架构设计

为了充分利用各种空间设施资源,提升天基信息网络覆盖与传输能力,分别从天基信息网络体系架构和逻辑功能架构角度进行了系统性设计。与以往天基网络的设计不同,该设计更注重各类卫星网络的深度融合应用,为此将网络虚拟化技术引入天基卫星网络。同时,还提出了解决新架构下卫星组网难题的方法,将电磁涡旋、卫星灵活载荷和边缘计算技术设计到天基网络。仿真表明,所提出的架构能有效提升频谱利用率和减少卫星网络信令开销。     

天基传输网络和天地一体化信息网络发展现状与问题思考

近年来,太空(或称为天基)和网络空间成为全球新一轮竞争热点。随着我国天地一体化信息网络工程被列为重大专项,行业内对以天基为重点的天地一体化信息网络的关注度达到新高。天基传输网络因其天然的天地一体化特征、信息的承载平台等特征,成为天地一体化信息网络的重要抓手。给出了立足天基传输网络,发展天地一体化信息网络的相关问题和下一步研究重点及建议思路,可为后续研究工作开展提供参考。     

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。     

基于遗传算法的低轨天基雷达星座设计

从目标监视性能的角度出发,分析了低轨天基雷达星座的卫星总数、能量需求以及星座发射费用等优化目标。综合考虑了Walker星座的碰撞等约束问题,建立了低轨天基雷达星座设计的优化目标。提出了一种基于遗传算法的低轨天基雷达星座设计方法。根据天基雷达星座的特点,该算法在进化过程中使用了非可行解修正和约束分级等约束处理方法,有效提高了算法的运算效率。通过仿真实验验证了该方法能够有效的同时优化低轨天基雷达星座的构形和卫星参数。     

天基信息网络的软件定义网络应用探析

现有各种空间、地面网络节点的互连互通,在一定程度上可满足特定应用需求,但由于各节点在空间、物理以及功能的局限,限制了天基信息高效传输、融合以及按需地应用。分析了天基信息网络的发展趋势,提出了网络架构构想,并对主要关键技术的研究方向进行了梳理。在空间核心节点上采用软件定义的多功能载荷平台,并基于软件定义网络( SDN)架构和空间容中断网络协议构建天基信息网络。通过资源虚拟化、处理多元化、应用无阻化的方式,保障天基信息网络适应信息按需定制和高效共享等应用需求。     

我国天基信息网未来发展设想

长期以来我国星座卫星通信系统的需求未得到明确,加上卫星通信系统的复杂性和高风险性,导致了我国在天基卫星网络领域的研究起步较晚,天基网络基础设施还不完备。文章概述了我国天基信息网的发展现状,并分别对未来天基网的发展路线和发展装备提出了相应的规划设想。     

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。     

天基雷达系统概念分析

针对天基雷达系统,对比分析了SAR、GMTI、AMTI以及DTED等技术模式的特点,研究了各种不同技术模式条件下的处理算法、体制特点和应用场合.并探讨了不同任务需求情况下根据覆盖性能对天基雷达卫星星座布局的要求.分析结果表明,天基雷达星座具有多种可变模式,功能先进.同时,天基雷达星座只需要有限的卫星数目就能达到全球覆盖的目的,具有很好的目标监视能力.分析的结论对于研究国际先进的天基雷达系统有着重要的指导意义.     

一种新的GEO/LEO双层星座路由算法

针对多层卫星星座网络的复杂通信环境和特殊应用背景,提出一种新的基于优先级的星上分布式路由算法( PDRA)。 PDRA算法采用新的分层管理策略,根据信息重要程度设置优先级,在拓扑快照起始时刻进行路由计算与更新,信息传输过程中采用拥塞回避策略。理论分析和仿真验证表明,PDRA算法与现有典型卫星星座网络路由算法相比性能优越,能够很好地利用GEO/LEO双层星座特点,有较低的数据丢包率和较高的吞吐量,可有效避免链路拥塞,并能保证重要信息实时可靠传输。     

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。     

城域光网络发展思路浅析

文章较系统地分析了城域光网络的概念、业务类型、核心部件和分层结构，并提出了传统电信运营商的城域光网络演进思路，同时结合下一代网络（NGN）网络结构，指出光分组交换网将是未来城域光网络的发展方向。     

A hierarchical modulation for upgrading digital broadcast systems

A hierarchical modulation scheme is proposed to upgrade an existing digital broadcast system, such as satellite TV, or satellite radio, by adding more data in its transmission. The hierarchical modulation consists of a basic constellation, which is the same as in the original system, and a secondary constellation, which carries the additional data for the upgraded system. The upgraded system with the hierarchical modulation is backward compatible in the sense that receivers that have been deployed in the original system can continue receiving data in the basic constellation. New receivers can be designed to receive data carried in the secondary constellation, as well as those in the basic constellation. Analysis will be performed to show the tradeoff between bit rate of the data in secondary constellation and the penalty to the performance of receiving the basic constellation.     

城域光传送网技术应用

基于当前网络向业务方向发展的趋势，主要介绍了城域光传送网的分层结构和基于SDH的MSTP技术，并简要描述了城市传送网络管理的主要特点。     

全IP网络体系结构研究

介绍了全IP网络的API体系结构,描述了系统构件智能化程度的演变趋势,并给出全IP网络的分层结构与功能结构。     

基于优化神经网络的三相全控整流电路故障诊断

研究了递阶遗传算法用于神经网络的参数确定问题,以期利用递阶遗传算法的二级编码结构解决以往同时优化神经网络结构、权值、阈值效率不高的难题。此外,建立了三相桥式全控整流电路的故障模型,并对几种常见故障进行了仿真分析。最后,将自适应递阶遗传算法用于三相桥式全控整流电路的故障诊断,仿真验证了该方法的准确性和实用性。     

Research on hierarchical architecture and routing of satellite constellation with IGSO‐GEO‐MEO network

In this paper, a three‐layered medium Earth orbit (MEO), geostationary Earth orbit (GEO), and inclined geosynchronous orbit (IGSO) satellite network (IGMSN) is presented. Based on the idea of time‐slot division, a novel dynamic hierarchical and distributed QoS (quality of service) routing protocol (HDRP) is investigated, and an adaptive bandwidth‐constrained minimum‐delay path for IGSO/GEO/MEO hierarchical architecture constellation (BMDP‐HAC) algorithm is developed to calculate routing tables efficiently using the QoS metric information composed of delays and bandwidth. The performance of the IGMSN and HDRP is evaluated through simulations and theoretical analysis. And then, the paper further analyzes the performance of the IGMSN structure and the BMDP‐HAC algorithm with failure satellites.     

战术认知无线电网络架构设计

认知无线电技术具有智能电磁频谱感知、干扰避免和动态频谱接入的能力,因此利用认知无线电技术可以提升战术网络的性能.由于战术作战的复杂性,需要建立适用于战术任务的认知无线电架构.首先分析了战术通信的特点和认知无线电技术在战术网络中的运用,以及目前国外战术认知无线网络的建设情况.结合战术通信网络移动性高、电磁对抗复杂的特点,利用对抗环境下的战术网络结构和模型,提出了分层的战术认知无线电网络结构以及面向作战任务的网络管理方法,形成拓扑结构分层次、管理运行分阶段的网络架构.该网络架构均衡考虑了网络的灵活性和稳定性,适用于动态变化的战术网络,为认知无线电在战术通信中的技术应用和网络设计提供了参考.     

基于多任务学习的番茄叶片图像病害程度分类

针对现有的分类深度神经网络大多为扁平型的网 络架构,很少关注数据类别的层次 性结构,导致分类器训练难度较大的问题,本文提出一种基于数据层次关系的多任务学习分 类网络模型。依托番茄叶片病害的层次结构信息设计了一个带有共享网络的由粗粒度到细粒 度的层次结构进行病害程度分类,网络模型以ResNet-50作为网络主干,包括两个子网络: 粗粒度网络模块负责区分番茄病害共5类,细粒度网络模块在残差网络模块的基础上添加 SE模块负责病害程度的分类共9类。通过对网络架构各个分支的验证,以及同VGG-16、 ResNet-34、ResNet-50 3种扁平型网络在病害程度分类任务上做比较,证明本文网络结构 的 可行性和有效性,最终测试集分类精度达到93.97%。证明本文结合数 据与网络的层次结构 采用多任务分类方法,是一种有效的病害程度分类算法。