基于用户群组的低轨卫星网络多星切换策略

在未来移动通信中,低轨卫星网络为全球通信的实现发挥着重要作用。针对大规模低轨卫星网络中大量用户频繁进行并发切换导致切换成功率下降及信令开销过大的问题,提出了一种基于用户群组的低轨卫星网络多星切换策略。地面用户在触发切换时,将满足自身通信需求的候选切换卫星信息发送给接入卫星,接入卫星在考虑用户切换成功率、卫星吞吐率和卫星负载均衡的条件下将用户分组,完成整个切换过程。设计了一种基于用户群组切换的信令交互流程,并分析了系统切换的信令开销。仿真结果表明,基于用户群组的低轨卫星网络多星切换策略可以有效地减少网络重复信令的传输,降低系统信令开销,同时该切换策略可以有效地提高用户切换成功率和卫星吞吐率,以平衡卫星网络负载。     

低轨卫星网小区移动性对切换的影响

低轨卫星网络点波束覆盖布局与用户相对运动方向决定了用户在小区间的切换关系,并直接影响用户切换性能。该文针对两种典型的小区运动模式建立了移动模型,分析了驻留时间、切换概率和平均切换次数等移动性指标,并结合具体的信道分配策略分析比较了小区移动性对用户切换性能的影响。结果表明在小区低重叠度的条件下小区运动模式Ⅱ的用户切换性能优于模式Ⅰ,更适用于低轨卫星网络,为低轨卫星点波束的布局提供了参考。     

“星链”的系统架构与应用场景

“星链（Starlink）”是美国太空探索技术公司（SpaceX）正在构建的新型低轨巨型星座,旨在提供全球宽带互联网服务,其系统架构包括卫星星座、地面终端、数据传输链路、星链地面站等。文中分析了星链技术体制中的关键技术,如卫星制造与发射技术、天地通信技术、终端设备与数据处理技术、任务调度与控制技术等。     

基于用户位置的低轨卫星波束关闭策略

由于多波束低轨卫星网络具有网络拓扑动态变化、高纬度地区存在波束重叠覆盖现象等特点,可能会引发严重的乒乓切换效应及大量的波束资源浪费.针对该问题,首先设计了卫星星座及多波束天线,建立了低轨卫星网络的覆盖模型,对卫星波束覆盖优化问题进行模拟和分析;其次,基于低轨卫星点波束覆盖、用户位置等约束,以最小化开启卫星波束为目标,提...     

低轨卫星系统中的一种带优先级的信道预留策略

在卫星通信系统中,可能需要同时支持地面普通终端及一些快速移动特殊终端的通信,因此需要综合考虑不同类型终端的通信服务质量要求。该文从切换的角度考虑,针对两种不同用户终端及非均匀的业务分布,提出一种带优先级的信道预留策略。通过理论分析和仿真结果表明,该策略提高了特殊用户的切换性能,对低轨卫星通信系统的研究有一定的参考价值。     

LEO卫星网络中星间切换的安全机制研究

现有方法关于研究低轨卫星切换的场景主要是地面终端用户与卫星接入点直接通信,要求地面移动终端用户自身的天线必须达到极高的发射功率才能连接.另外,卫星需要处理每一个地面终端用户的切换消息将会承担较大的计算负担和带宽消耗.本文提出了一种适用于小功率移动终端在低轨卫星之间安全切换的方法.该方法基于身份密码体制进行协议设计,将网关作为代理完成卫星之间的可信关系传输,避免了卫星需要处理与整个移动终端用户可信关系的情况.理论分析表明,该方法能够减少星地之间的传输数据和通信次数,且卫星的计算量在地面移动终端用户数量增多的情况下仍然保持稳定的较小计算开销,能够满足安全切换的需求.     

一种低轨卫星动态模型

分析了地球自转给低轨卫星动态模型带来的影响;针对大多数文献在低轨卫星动态模型中都未考虑地球自转的不足,提出了一种将地球自转考虑在内的低轨卫星动态模型,并在此模型的基础上对地面用户越区切换进行了分析;最后对模型进行了仿真分析,对于在低轨卫星动态模型中考虑地球自转的重要性做出了说明。     

卫星互联网产业链概况及风险隐患

<正>近年来,卫星通信进入了高速发展的阶段。传统卫星运营商推出的地球同步轨道（GEO）高通量卫星通信,采用更高通信频段、更先进卫星平台、更多转发器、更强天线技术,实现了比传统卫星通信更强大的带宽能力,为用户提供更好的网络体验。与此同时,以美国SpaceX公司Starlink项目为代表的低轨（LEO）卫星已经成为无线通信领域的“新赛道”和新焦点,低轨卫星工作在距离地面500～2000km的轨道上,虽然覆盖范围不如高轨和中轨卫星,但可以通过增加数量弥补覆盖面积的不足,提供更大容量、更低时延、更高网络速率的卫星通信能力。     

低轨卫星星座网的切换研究

提出了一种适用于装备有星际链路的低轨卫星星座网的切换策略——最小跳数切换策略。该策略以端到端连接的跳数为基础,充分利用了低轨星座网的特点,将切换过程与路由有机地结合为一体,有效解决了不同卫星之间的切换问题。仿真结果表明,同已有的切换策略相比,该策略能够提供一定程度的QoS保障,获得较好的系统性能,如较低的传播延时和较小的切换频率,具有很好的实用价值。     

面向低轨互联网星座的频率干扰仿真研究

低轨卫星互联网星座发展迅猛,使得空间频轨资源的受限情况越发严重,同频干扰分析问题值得重视。由于其具有规模大、动态性强、空间立体分布、波束体制灵活等特点,低轨卫星互联网星座系统之间的同频干扰场景与传统同频干扰场景有很大不同。文中针对低轨卫星互联网星座间干扰场景建立了统一的多波束分析模型。为评估实际卫星互联网系统的干扰影响,基于Matlab自动计算平台对Starlink星座和OneWeb星座间的下行通信频率干扰场景进行了仿真分析,结果表明低轨卫星互联网星座在大部分时间里会对其他同频星座造成严重干扰,引起通信质量的大幅下降。     

低轨大规模卫星星座系统建模与干扰分析

针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题,对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink和OneWeb星座为研究对象,根据低轨卫星的星座参数,获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理;对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析,获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系,计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征;获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性,并分析不同场景下的干扰时间特征,从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况,且频率越高,干扰现象越明显。     

LEO卫星网络动态混合卫星切换策略

LEO卫星网络切换协议中的路由选择策略应当综合考虑路由本身优化性,路由计算复杂性,路由更新的信令代价。提出适合LEO网络卫星切换要求的动态混合路由选择策略(DHRS:DynamicHybridRouteSelection),即发生卫星切换时,由卫星节点根据移动终端用户切换前所处位置和切换前路由表等信息,为移动终端选择合适的路由。     

基于多普勒的二维切换预测算法

文中研究了在低轨卫星星座中,星上处理器利用地面移动用户终端上行信号固有的多普勒频移信息预测切换时间的算法,该算法无需用户终端额外辅助。针对DDBHP算法预测误差大、成功率低等问题,提出了二维切换预测（2-DDUHP）算法,分析了解其唯一性,并给出了低复杂度的求解过程。研究表明：该预测算法能在各种仰角和测量条件下稳定工作,并能容忍较大的多普勒测量误差,有较强的实用价值。     

低轨卫星移动通信系统的星间链设计

从分析铱星通信系统的特点出发,研究了低轨卫星移动通信系统波束覆盖面积和星间切换、波束切换的频率,以及系统用户位置管理方案和数据包路由策略对星间链的要求;分析了星间链的多普勒特性,提出星间链应采用频分双工体制、采用Ka(或更高)频段的载波频率,并设计了星间链传输的帧结构方案。仿真验证了该帧结构方案的可行性。     

LEO卫星通信多优先级动态信道预留策略

针对低轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星通信系统包含不同层次业务的情况,提出一种动态多优先级信道预留策略。策略关键在于利用低轨卫星高速确定的运动特性进行呼叫业务预测,动态计算出最优的信道预留门限;进而建立了信道分配的马尔科夫模型;最终通过遗传算法获得该模型的解。在不需要对用户进行GPS定位的情况下,利用卫星运动预测动态获得最优预留门限,该策略有效降低了切换呼叫阻塞率,提高了信道利用率。仿真结果表明了该策略的有效性和优越性。     

卫星机载终端多优先级信道预留分配策略

随着社会需求的发展,地面通信系统发展逐渐趋于完善,但是地面基站覆盖区域范围小,而卫星通信系统具有更大的覆盖优势。由于卫星的高速移动等特性,用户终端在通信过程中将不可避免地产生切换问题,所以,需要对卫星通信系统中的用户终端切换技术进行研究。同时,由于天地一体化信息网络的建立需要能够支持多场景多业务情况下的通信要求,机载、船载、高速铁路及车载等各种类型的业务均需要考虑,因此,考虑对用户呼叫类型进行优先级的区分,对多优先级的多种业务进行分析。在此场景下,以中星16号GEO卫星的应用为背景,研究用户通信服务质量保障问题,并提出了结合中星16号卫星参数的多优先级信道预留策略。最终,对于无优先级策略和多优先级下的固定信道预留策略和动态信道预留策略进行研究及仿真分析,得出了动态信道预留策略服务质量更高的结论。     

卫星互联网星间激光通信链路传输与路由交换技术研究（特邀）

随着低轨卫星互联网的迅猛发展,星间激光通信链路成为低轨大型星座互联互通的关键,也是用户接入卫星互联网实现全球范围内端到端交互的基础。与地球同步轨道的星间环网不同,由于低轨卫星的高动态性,造成星间链路需要不断动态重构,由此带来空间节点的编址方式、交换路由方法等诸多技术难题,是目前该领域关注的热点。此外,用户终端通过微波链路接入卫星互联网,需要微波链路与激光链路之间的汇集和分发,也是迫切需要研究解决的重点难点问题。     

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。     

关于低轨卫星通信网络中HARQ技术的分析

卫星技术的发展推动低轨卫星星群化的不断加深,低轨卫星网络可以为全球数据传输提供支持。当前卫星通信水平不断提升,数字化与低成本化是卫星通信需要达到的理想目标,采用LEO卫星等非地球同步轨道卫星具有较小的传播时延,通过对地面移动通信协议体制改进可以使卫星为地面移动终端服务。文章研究了低轨卫星通信网络结构与算法,介绍了HARQ技术类型,分析了基于低密度奇偶校验码的HARQ方案,探讨了如何将HARQ技术拓展以适用于低轨卫星通信网络。     

一种缓解低轨卫星馈电切换中用户群切换的算法

卫星互联网发展已经逐渐被纳入到第六代移动通信技术(6G)概念方案中,基于透明转发可降低系统建设成本,同时系统容量不受星上处理能力限制.但透明转发模式的低轨(Low Earth Or-bit,LEO)卫星系统会出现卫星馈电链路切换情况下用户发生大规模群切换的问题,影响局部地理区域用户通信体验.将透明转发系统低轨卫星跨信关...