基于通信感知计算融合的低轨卫星网络体系架构与关键技术

低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络凭借其在发射成本、广域覆盖和高抗毁性等方面的优势,已成为下一代全球移动通信系统发展的焦点。为了进一步支撑未来空天地组网通信、协作遥感、星上计算等多维功能的协同演进,低轨卫星网络需要将通信、感知与计算功能进行融合,获取性能协同增益。然而,传统低轨卫星网络中通感算三者长期隔立分治,需要在架构、网元功能协议、关键技术等方面进行重新设计与突破。基于此,介绍了基于通信感知计算融合的低轨卫星研究意义和相关研究基础;提出了融合组网架构构想和网元与协议体系,并详细阐释了架构的组成和工作方法;同时,对星间链路组网、协作计算、感知融合和动态接入等关键技术进行了分析;对融合架构和理论、信息在轨融合方法、卫星算力网络和动态资源分配等未来挑战和发展方向进行了探讨。     

空间编队卫星平台激光通信链路组网技术

研究了三维变轨卫星群组成的机动平台中基于激光链路的主星与子星相互间波束点对点多信号持续跟踪、瞄准、捕获技术,提出了基于波分复用(WDM)的星间激光链路通信组网思路,分析了编队卫星激光通信系统的拓扑结构和光码分多址(OCDMA)接入,这样就形成了基于WDM/OCDMA的编队卫星网络.初步探讨了未来天基宽带卫星激光通信网的基本框架.     

宽带卫星网络边界路由技术研究

在中低轨道卫星星座中,利用星间链路组网是宽带卫星网络技术发展的一个主要方向。卫星网络中的边界路由主要解决卫星网络和地面网络之间在网络层的互操作性问题,实现网络层的互相融合,使端用户能够通过异构网络透明通信。在分析已有研究的基础上,结合地面网络使用的边界路由技术,本文给出了地面网络和卫星网络的互连模型,分析了具有星间链路的卫星网络中边界路由问题的实质,然后介绍了一种基于BGP-4协议的卫星网络边界路由机制,最后总结全文并指出后续的研究方向。     

利用宽带卫星网接入因特网

文章简单回顾窄带卫星网络,介绍利用宽带卫星链路接入因特网的特点和好处,讨论卫星与陆地网络的互联、卫星链路上的TCP/IP协议和卫星网络的移动管理等关键技术问题。     

各种卫星通信及其系统

0312488利用宽带卫星网接入因特网[刊]/王燕//电信快报.—2003,(1).—36～38(C)文章简单回颐窄带卫星网络,介绍利用宽带卫星链路接入因特网的特点和好处,讨论卫星与陆地网络的互联、卫星链路上的TCP/IP协议和卫星网络的移动管理等关键技术问题。0312489多载波情况下抗微放电性能分析[刊]/辛宇//空间电子技术.—2002,(4).—42～47(D)在讨论多载波时域电压合成问题的基础上,以工程应用为目的,通过编程计算与分析,研究传输多载波     

基于STK的LEO卫星光网络设计及性能分析

文中设计了适合星间激光链路的LEO层卫星网络,并对同轨道内和轨道间链路进行了分析,建立了每个轨道内一颗主卫星,轨道间通过主卫星相连的网络。最后,对链路的稳定性以及覆盖性能进行了研究。     

AFF组网通信与测距/时间同步的新体制研究

研究了自主编队航天器(AFF,autonomous formation flyer)的组网通信与测距/时间同步体制,提出了一种基于频分 码分组合多址模式和CCSDS proximity-1协议实现AFF组网通信,利用通信链路的双向异步传输帧实现AFT的任意两颗成员星之间的精密测距与时间同步的新方法.重点讨论了FDMA/CDMA组网体制下星间双向异步传输帧非相干扩频测距与时间同步的技术原理、计算公式推导和测量误差分析,给出了星间异步通信与测距技术的全功能地面实验系统设计、实验结果及其分析讨论,实测结果获得了满意的性能指标.     

一种基于卫星IP网络的数据链路层协议

通过分析卫星通信网络发展趋势,阐述卫星网络中现有的数据链路层协议,梳理归纳卫星网络的特点及影响,提出了一种新型卫星网络数据链路层协议(New Satellite Link Protocol,NSLP)。分析对比表明,该协议能够有效降低链路层报头开销,提高信息传输效率。在实际应用中,新型协议具有能够简化数据链路层的功能,有与TCP/IP协议兼容性好、与IP协议耦合度高、节约星上资源等诸多优点,有利于卫星IP网络整体性能的有效提升。     

LEO/MEO通信系统ISL性能分析与设计

由低轨(LEO)和中轨(MEO)卫星构成的卫星通信系统可以充分利用LEO和MEO的各自轨道优势,具有较好的组网通信性能。在LEO与MEO卫星之间建立星间链路,使卫星之间存在直接的通信路径,可以提高网络的自治性,减少传输时延,降低对地面站的依赖。本文首先分析建立MEO星座与低轨LEO星座星间链路的可行性,然后通过STK软件仿真影响LEO/MEO星间链路特征参数的变化情况,进一步分析LEO/MEo星间链路预算。     

卫星IP网络中传输控制协议的研究

传输控制协议(TCP)是TCP / IP协议栈的主要传输协议,它在网络中的传输效率是影响IP网络传输性能的关键因素之一。当网络中存在卫星链路时,卫星链路的一些固有特性会使TCP的传输性能受到一定影响。文中首先指出卫星信道的特点,对TCP协议在卫星网络中的传输性能进行了分析,重点介绍最近几年这方面的研究成果。     

Critical issues of onboard switching in DVB-S/RCS broadband satellite networks

The next generation of broadband satellite networks is challenged to accommodate multimedia services while concurrently integrating with terrestrial IP networks. With IP applications dominating the Internet, carrying IP traffic over the satellite has been under intensive study. Originally developed to bring digital television home through satellites, the DVB-S and DVB-RCS standards empower interactive satellite communications with economical standardized satellite terminals. Furthermore, onboard switching technology is increasingly gaining attention, due to optimized bandwidth usage, fully meshed network topology through one satellite hop, and quality of service guarantee. This article investigates the onboard switching technologies in DVB-S/DVB-RCS broadband satellite networks. Aside from the network system infrastructure and switch hardware architecture, the QoS mechanisms supported by the switch onboard the satellite are discussed in depth.     

Effects on TCP of routing strategies in satellite constellations

A broadband satellite network uses a constellation of a number of similar satellites to provide wireless networking services to the Earth. A number of these constellation networks are under development. This article introduces the types of satellite constellation networks, and examines how overall performance of TCP communications carried across such a network can be affected by the choice of routing strategies used within the network. Constellations utilizing direct intersatellite links are capable of using multiple paths between satellites simultaneously as a strategy to spread network load. This allows more general routing strategies than shortest-path routing, but we show these strategies to be detrimental to the performance of individual TCP connections     

Broadband satellite networks-the global IT bridge

Next-generation broadband satellite networks are being developed to carry bursty Internet and multimedia traffic in addition to the traditional circuit-switched traffic (mainly voice) on a global basis. These satellites provide direct network access for personal applications as well as interconnectivity to the terrestrial remote network segments. The main requirement in success of these networks is that they should be able to transmit high data rate traffic with prescribed quality of service (QoS). Thus, the broadband satellite network has no choice other than the rise of ATM technology and to be optimized for Internet-based traffic. ATM is the promising technology for supporting high-speed data transfer potentially suitable for all varieties of private and public telecommunications networks. IP, on the other hand is the fast-growing Internet layer protocol that is applicable over any data link layer Internet-based applications are the emerging source of traffic in the future wireless networks and broadband satellite networks should consider Internet as the primary service. In this paper, we discuss the traditional ATM and wireless ATM networks and explain the characteristics of the wireless IP networks. The paper then uses those concepts in defining the criteria for the broadband satellite networks such as the QoS and traffic management. Application of the broadband satellite networks is also proposed     

Extending Global IP Connectivity for Ad Hoc Networks

Ad hoc networks have thus far been regarded as stand-alone networks without assumed connectivity to wired IP networks and the Internet. With wireless broadband communications and portable devices with appropriate CPU, memory and battery performance, ad hoc connectivity will become more feasible and demand for global connectivity through ad hoc networking is likely to rapidly grow. In this paper we propose an algorithm and describe a developed prototype for connectivity between an ad hoc network running the ad hoc on-demand distance-vector protocol and a wired IP network where mobile IP is used for mobility management. Implementation issues and performance metrics are also discussed.     

宽带GEO网络移动的TCP协议性能研究

利用宽带卫星链路接入互联网是今后卫星通信的重要发展方向。首先介绍了基于宽带地球同步轨道(GEO,Geostationary Earth Orbit)网络移动的概念并以IPSTAR卫星为例建立模型,重点分析了基于宽带卫星移动通信的网络移动中的传输控制协议(TCP,Transfer Control Protocol)的特点,对TCP协议性能进行仿真模拟,最后分析了TCP协议在网络移动通信中的性能。结果证明,在宽带多媒体卫星移动通信中,由于系统允许信息传输具有较大带宽(IPSTAR中可以达到2 Mb/s),TCP传输的吞吐量和时延表现的较为稳定,因此,在基于宽带多媒体卫星的网络移动通信中实现TCP数据的传输具有一定的可行性。     

基于分布式星群的双层星座设计

当前,陆地通信系统已无法满足日益复杂的信息需求,利用空间信息网络实现全球范围内的无缝覆盖和高效容量传输成为研究热点。现有卫星通信系统以单层星座为主,缺少高低轨卫星之间的协同。提出了一种基于分布式星群的双层星座设计,以基于分布式星群的低轨卫星作为网络架构的基础,采用星间链路实现低轨卫星之间的通信,通过高轨卫星实现中低纬度地区覆盖性能加强。仿真结果表明,所提方法在仅依靠在国内部署卫星地面站的前提下可实现全球多重覆盖。     

IP路由协议在MF-TDMA卫星系统中适应性研究

MF-TDMA卫星通信系统可以实现卫星资源的有效利用和灵活组网,具有很大的潜在应用市场。同时,以IP技术为核心的宽带网络迅速发展,卫星通信作为一种广域网手段,实现对IP业务的接入,是其发展的必然趋势。主要研究了目前地面网络中常用的几种IP路由协议在MF-TDMA卫星通信系统中的适应性,利用OPNET网络仿真软件对MF-TDMA卫星通信系统进行仿真建模。通过对仿真结果的分析,给出了适合MF-TDMA卫星通信环境下的IP路由协议。     

卫星通信的技术发展及应用

简要回顾了卫星通信的发展历程，介绍了一些正在发展的技术，并对卫星通信在未来中的主要应用进行了阐述。卫星通信的重要技术发展包括基于数字视频广播（DVB）的标准的建立、星载开关（On-Board Switching）的应用。其他的技术包括多协议标记交换（MPLS）在卫星网络上的应用及卫星间和平台间光学连接的应用。