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。     

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。     

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。     

空天地一体化网络运营方法分析与挑战

空天地一体化作为未来网络的发展趋势,融合了陆地蜂窝网、卫星网络、高空通信平台的多重优势,极大地提高了网络服务的覆盖范围和服务质量。与此同时,打破异构网络壁垒,实现天地协同,给网络运营提出了新的挑战。首先对空天地一体化现状进行分析,从标准化组织和产业推进两个角度对技术研究和商业成果进行阐述。其次,以网络架构、共建共享和专网建设为典型代表,重点研究了空天地网络间相互赋能和与之对应的网络运营新模式。最后阐述了空天地一体化网络运营在“时-频-空”三个维度面临的挑战。     

基于云、网、边融合的边缘计算新方案:算力网络

边缘计算已经成为5G时代重要的创新型业务模式,尤其是其低时延特性,被认为是传统方案所不具备的,因此边缘计算能够提供更多的服务能力且具有更为广泛的应用场景。但边缘计算与处于中心位置的云计算之间的算力协同成为新的技术难题,即需要在边缘计算、云计算以及网络之间实现云网协同、云边协同,甚至边边协同,才能实现资源利用的最优化。在研究边缘计算算力分配和调度需求的基础上,提出了基于云、网、边深度融合的算力网络方案,并针对AI类应用给出了一个典型实施系统,该方案能够有效应对未来业务对计算、存储、网络甚至算法资源的多级部署以及在各级节点之间的灵活调度。     

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。     

算力网络的概念与体系架构探讨

数字化智慧社会的三要素是“数据+算力+算法”,计算正由云计算代表的“中心计算”向“云+边+端”统一协同的泛在计算发展,算力网络通过构建“云+边+端”的协同计算体系,旨在打造“算力即服务”。首先阐述了算力网络的概念,介绍了算力芯片种类,然后探讨了算力网络的体系架构,最后对云网融合向算网融合的演进进行了深入思考。     

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。     

空间算力网络初探

随着卫星互联网技术的飞速发展,星载计算资源日益丰富、充沛,如何高效协同地调度广域分布的星上算力成为当前空间信息网络领域亟需解决的重要研究课题。梳理了国内外在星座发展和应用探索方面的研究现状,总结了空间算力发展的趋势和挑战,在此基础上,提出了空间算力网络的物理架构、逻辑架构和软件架构,并详细阐述了空间算力网络的两种运行模式,最后对典型应用场景进行了概述和分析,为空间算力网络的构建和研究提供参考。     

空天地一体化网络中联合地面基站选择及功率分配

针对由卫星通信网络、地面移动网络以及空中飞行平台所组成的空天地一体化网络(Hybrid Satellite-Aerial-Terrestrial Network,HSAT)下行链路的系统吞吐量问题,提出了基于多目标遗传算法的地面基站选择及功率分配算法。在这一网络中,空中飞行平台需要地面基站为其进行中继通信。因此,地面中继基站的选择和功率分配决定了系统的吞吐量。所提算法为了取得对系统吞吐量更好的优化效果,将优化系统吞吐量和满足约束条件建模成两个优化目标,通过设计特有的迭代选择过程使地面基站选择和功率分配不断优化。仿真分析表明,所提算法在保证用户最低通信需求的前提下,有效提升了系统的吞吐量。     

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。     

面向空天地异构网络的边缘计算部分任务卸载策略

空天地异构网络作为一种新型网络构架,是未来6G实现泛在连接的关键支撑。该文提出一种面向空天地异构网络(SAGIN)的移动边缘计算部分任务卸载方案。首先,分析了低轨(LEO)卫星的覆盖时间。其次,联合考虑用户与无人机(UAV)匹配关联因子、任务分配、带宽分配、无人机计算资源分配以及无人机轨迹,旨在建立一个能耗最小化问题。最后,采用交替迭代优化算法,将原非凸问题分解为3个子问题,并利用变量替换和连续凸逼近方法将问题转化为凸问题进行求解。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性能,并有效地降低系统能耗。     

基于算网一体化演进的算力网络技术研究

我国工业和信息化部发布了《新型数据中心发展三年行动计划（2021～2023年）》,明确了数据中心建设计划,正式启动了“东数西算”工程,全面推进算网一体化进程,基于此,本文阐述算力网络的阶段发展,并从算力网络技术体系、算力感知技术架构、算力标识与度量规则、算力路由技术四方面对算力网络技术展开研究,最后根据当前研究情况,提出集中式部署、集中式与分布式协同部署、分布式部署三步走部署方案并分析算力网络技术价值。     

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。     

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。     

面向空天地一体化的空时多址接入协议

空天地一体化网络由天基网、空基网和地基网组成,网络节点之间的互联互通对于增强网络功能、提升生存能力等具有重要意义.其中,高空网络具有灵活可靠的快速接入能力,但由于网络动态多变、接入节点繁多复杂,使得高空组网内无线信道资源有限,给空中组网带来了更多的挑战.针对上述问题,在节点高速移动,定向天线等条件下,设计改进了空时多址...     

天地算力网络中的异构资源协同博弈

为解决多卫星天地算力网络中的星间资源博弈,围绕计算、频谱域资源管理问题,设计了一种天地异构资源协同博弈机制。每颗卫星搭载一项计算任务,各任务间彼此独立,依赖用户设备从环境中获取原始数据,通过竞争网络中的计算/频谱资源实现数据卸载与计算。为提供高速数据服务,提出基于多智能体强化学习的分布式算法,以协调星间异构资源竞争,实现系统时延最小化。仿真表明,与现有方案相比,所提算法可获得更低的系统时延。     

面向算网一体化演进的算力网络技术

随着一体化算力网络国家枢纽节点的建设和“东数西算”工程的加快实施,计算和网络的融合走向深水区。面向新兴业务对于网络和计算融合发展的需求,如何协调分布式、多样化算力资源,业务应用和网络资源满足业务需求成为亟待解决的问题。为了解决计算和网络相互感知、协同、调度问题,从算力网络阶段化发展、算力感知技术架构、算力度量与标识、算力路由等多个技术展开探索和研究,并提出算力网络多种部署模式,为算力网络后续技术研究和产业发展提供参考。     

5G Mec在算力网络中的应用

阐述5G MEC是CT侧和IT侧融合的新产物,算力网是5G+MEC的衍生体,将泛在的算力和泛在的网络结合,组合成一张能够承载和调度大数据能力的网络。探讨算力网与5G+MEC的构建模式,以及MEC在算力网环境中的应用价值。