面向天地一体化的确定性网络技术研究

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024010

电信科学 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (1): 24-34.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2024010

• 研究与开发 • 上一篇

面向天地一体化的确定性网络技术研究

张雨曼¹, 朱厦², 梁国鑫¹, 周家恩¹, 赵亚飞¹, 彭木根¹

¹ 北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室，北京 100876
² 国网思极位置服务有限公司，北京 102209

修回日期:2024-01-11 出版日期:2024-01-01 发布日期:2024-01-01
作者简介:张雨曼（2002- ），女，北京邮电大学硕士生，主要研究方向为天地一体化网络切片技术
朱厦（1984- ），女，博士，国网思极位置服务有限公司首席卫星专家、数字空间事业部总经理、高级工程师，主要研究方向为卫星遥感、低轨卫星通信、通导遥一体化
梁国鑫（2001- ），女，北京邮电大学硕士生，主要研究方向为基于高精度时空预测的信号捕获与跟踪
周家恩（2001- ），男，北京邮电大学博士生，主要研究方向为卫星通感算一体化技术
赵亚飞（1987- ），男，博士，北京邮电大学特聘副研究员、博士生导师，主要研究方向为空天地海信息通信和通感算融合
彭木根（1978- ），男，博士，北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室教授，主要研究方向为空间信息通信、通感算一体化、雾无线接入网络等
基金资助:
北京市科技计划项目(Z221100007722012)

Research on deterministic networking technology for space-ground integrated

Yuman ZHANG¹, Xia ZHU², Guoxin LIANG¹, Jiaen ZHOU¹, Yafei ZHAO¹, Mugen PENG¹

¹ State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
² State Grid Siji Location based Service Co., Ltd., Beijing 102209, China

Revised:2024-01-11 Online:2024-01-01 Published:2024-01-01
Supported by:
Beijing Municipal Science and Technology Project(Z221100007722012)

摘要/Abstract

摘要：

卫星通信是未来通信领域的关键技术，低轨互联网星座是6G空天地海一体化网络的战略性基础设施，能够将当前通信网络扩展到全球近地区域。确定性网络技术是天基网络的重要技术之一，相比传统尽力而为的分组网络，确定性网络具有低时延、低抖动、低丢包率、高可靠的优势。概述了确定性网络当前的研究背景及现状，提出面向卫星通信的确定性网络架构，阐述了其关键技术，最后讨论了未来研究方向。

关键词: 星地融合, 确定性网络, 时间敏感, 资源管理

Abstract:

Satellite communication is a critical technology in the future of the communication field.Low earth orbit Internet constellations is a strategic infrastructure for the 6G integrated space-air-ground-maritime networks, which is capable of expanding the current communication network to the global near-earth region.Deterministic networking technology is a key component of space-based network, compared with the traditional best-effort packet network, it has the advantages of low latency, low jitter, low packet loss rate, and high reliability.Firstly, the current research background and status of deterministic networking were summarized, and then a deterministic networking architecture for satellite communications was proposed and its key technologies were described.Finally, the outlook for future research directions was discussed.

Key words: integration of satellite and terrestrial, deterministic networking, time sensitive, resource management

中图分类号:

TN927

张雨曼, 朱厦, 梁国鑫, 周家恩, 赵亚飞, 彭木根. 面向天地一体化的确定性网络技术研究[J]. 电信科学, 2024, 40(1): 24-34.

Yuman ZHANG, Xia ZHU, Guoxin LIANG, Jiaen ZHOU, Yafei ZHAO, Mugen PENG. Research on deterministic networking technology for space-ground integrated[J]. Telecommunications Science, 2024, 40(1): 24-34.

图/表 6

图1

图2

图3

图4

图5

图6

参考文献 24

[1]	赵亚飞, 周家恩, 王鑫洋 ,等. 面向卫星通信的6G雾计算网络技术研究与展望[J]. 无线电通信技术, 2023,49(5): 834-841.
	ZHAO Y F , ZHOU J E , WANG X Y ,et al. Research and prospect of 6G fog computing network for satellite communication[J]. Radio Communications Technology, 2023,49(5): 834-841.
[2]	谭炜骞, 吴斌伟, 汪硕 . 确定性网络跨域传输架构与DRL流量调度算法[J]. 北京邮电大学学报, 2023,46(3): 37-42.
	TAN W Q , WU B W , WANG S . Cross-domain deterministic networking architecture and DRL flow scheduling[J]. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications, 2023,46(3): 37-42.
[3]	石涵琛, 杨闯, 彭木根 . 6G太赫兹通信：架构、技术与挑战[J] 电波科学学报, 2023,12(26): 1-20
	SHI H C , YANG C , PENG M G . Terahertz communication for 6G:architectures,technologies and challenges[J]. Chinese Journal of Radio Science, 2023,12(26): 1-20.
[4]	ZHOU J E , SUN Z Z , ZHANG R H ,et al. A cloud-edge collaboration CNN-based routing method for ISAC in LEO satellite networks[C]// Proceedings of the 2nd Workshop on Integrated Sensing and Communications for Metaverse. New York:ACM Press, 2023: 25-29.
[5]	景毅, 姜春晓, 詹亚锋 . 面向卫星通信的 6G 通感算融合架构、技术与挑战[J]. 无线电通信技术, 2023,49(1): 12-20.
	JING Y , JIANG C X , ZHAN Y F . 6G communication,sensing and computing integration for satellite communication:architectures,technologies and challenges[J]. Radio Communications Technology, 2023,49(1): 12-20.
[6]	汪硕, 王佳森, 蔡磊 ,等. 面向工业制造的确定性网络技术发展研究[J]. 中国工程科学, 2021,23(2): 22-29.
	WANG S , WANG J S , CAI L ,et al. Development of deterministic networking techniques for industrial manufacturing[J]. Strategic Study of CAE, 2021,23(2): 22-29.
[7]	强鹂, 刘冰洋, 于德雷 ,等. 大规模确定性网络转发技术[J]. 电信科学, 2019,35(9): 12-19.
	QIANG L , LIU B Y , YU D L ,et al. Large-scale deterministic network forwarding technology[J]. Telecommunications Science, 2019,35(9): 12-19.
[8]	黄韬, 汪硕, 黄玉栋 ,等. 确定性网络研究综述[J]. 通信学报, 2019,40(6): 160-176.
	HUANG T , WANG S , HUANG Y D ,et al. Survey of the deterministic network[J]. Journal on Communications, 2019,40(6): 160-176.
[9]	ZHANG M . Flex Ethernet technology and application in 5G mobile transport network[J]. China Communications, 2021,18(2): 250-258.
[10]	NASRALLAH A , S.THYAGATURU A , ALHARBI Z ,et al. Ultra-low latency (ULL) networks:The IEEE TSN and IETF DetNet standards and related 5G ULL research[J]. IEEE Communications Surveys ＆ Tutorials, 2019,21(1): 88-145.
[11]	朱瑾瑜, 张恒升, 陈洁 . TSN与5G融合部署的需求和网络架构演进[J]. 中兴通讯技术, 2021,27(6): 47-52.
	ZHU J Y , ZHANG H S , CHEN J . Requirements and network architecture evolution of TSN and 5G integrated deployment[J]. ZTE Technology Journal, 2021,27(6): 47-52.
[12]	JIN X , XIA C Q , GUAN N ,et al. Real-time scheduling of massive data in time sensitive networks with a limited number of schedule entries[J]. IEEE Access, 2020(8): 6751-6767.
[13]	PENG G Y , WANG S , HUANG Y D ,et al. Traffic shaping at the edge:enabling bounded latency for large-scale deterministic networks[C]// Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops). Piscataway:IEEE Press, 2021: 1-6.
[14]	薛兵兵, 许勇刚, 马靖 ,等. 确定性网络技术及在电力行业的应用研究[J]. 网络安全技术与应用, 2023(5): 119-124.
	XUE B B , XU Y G , MA J ,et al. Research on deterministic network technology and its application in power industry[J]. Network Security Technology ＆ Application, 2023(5): 119-124.
[15]	魏月华, 喻敬海, 罗鉴 . 确定性网络技术及应用场景研究[J]. 中兴通讯技术, 2020,26(4): 67-72.
	WEI Y H , YU J H , LUO J . Deterministic networking technology and scenarios[J]. ZTE Technology Journal, 2020,26(4): 67-72.
[16]	傅海波 . “星链” 计划给国际通信运营商带来的挑战和机遇[J]. 通信技术, 2022,55(10): 1363-1367.
	FU H B . Challenges and opportunities to international telecommunication carriers brought by the starlink[J]. Communications Technology, 2022,55(10): 1363-1367.
[17]	LIN X Q , CIONI S , CHARBIT G ,et al. On the path to 6G:embracing the next wave of low earth orbit satellite access[J]. IEEE Communications Magazine, 2021,59(12): 36-42.
[18]	徐菁 . “鸿雁”星座闪亮亮相,移动通信或将全球无缝覆盖[J]. 中国航天, 2018(11): 35-36.
	XU J . The “Wild Goose” constellation shines,mobile communications or seamless global coverage[J]. Aerospace China, 2018(11): 35-36.
[19]	陈静 . 虹云工程首星[J]. 卫星应用, 2019(3): 77.
	CHEN J . The first star of Hongyun Project[J]. Satellite Application, 2019(3): 77.
[20]	李晓尧 . 低轨卫星网络计算与通信资源联合优化技术研究[D]. 北京:北京邮电大学, 2022.
	LI X Y . Computing and communication resources optimization for low earth orbit satellite network[D]. Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications, 2022.
[21]	张荻 . 卫星通信跨层资源管理算法研究[D]. 北京:北京邮电大学, 2018.
	ZHANG D . Research on cross-layer resource management algorithm in satellite communications[D]. Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications, 2018.
[22]	冯建元, 李杰, 庞立新 ,等. 天地一体化信息网络中天基卫星网络架构设计[J]. 电讯技术, 2019,59(7): 775-779.
	FENG J Y , LI J , PANG L X ,et al. Architecture design of satellite networks in integrated terrestrial-satellite network[J]. Telecommunication Engineering, 2019,59(7): 775-779.
[23]	汪春霆, 李宁, 翟立君 ,等. 卫星通信与地面5G的融合初探(一)[J]. 卫星与网络, 2018(9): 14-21.
	WANG C T , LI N , ZHAI L J ,et al. Discussion on the integration of satellite communication and ground 5G (I)[J]. Satellite＆ Network, 2018(9): 14-21.
[24]	彭会湘, 陈金勇, 杨斌 ,等. 6G 通信时代的卫星遥感系统展望[J]. 无线电工程, 2020,50(7): 523-529.
	PENG H X , CHEN J Y , YANG B ,et al. Prospect of satellite remote sensing system in 6G communication[J]. Radio Engineering, 2020,50(7): 523-529.

面向天地一体化的确定性网络技术研究

Research on deterministic networking technology for space-ground integrated

在线阅读

PDF下载

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 24

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0

[1]	彭紫梅, 寿国础, 郭梦杰, 刘雅琼, 胡怡红. 时间敏感网络中的冗余机制研究综述[J]. 电信科学, 2023, 39(8): 29-42.
[2]	张志龙, 张天琦, 李雪菲, 刘丹谱. 基于计算控制通信融合的车联网资源协同优化技术研究[J]. 电信科学, 2023, 39(4): 17-30.
[3]	孙耀华, 彭木根. 面向手机直连的低轨卫星通信：关键技术、发展现状与未来展望[J]. 电信科学, 2023, 39(2): 25-36.
[4]	高陈强, 朱向阳, 喻敬海. 基于OMNeT++的大规模确定性网络仿真实践[J]. 电信科学, 2023, 39(11): 59-68.
[5]	王童童, 张嘉怡, 陈李昊, 耿雪松. Auto-learning TSN：时间敏感网络（TSN）的可用性优化[J]. 电信科学, 2023, 39(11): 52-58.
[6]	赵俊峰, 李芳, 叶晓峰, 江淞. 面向广域RDMA的确定性网络需求与技术[J]. 电信科学, 2023, 39(11): 39-51.
[7]	石鸿伟, 陈庆强, 程智炜, 黄韬. 面向广域确定性网络的控制面技术研究[J]. 电信科学, 2023, 39(11): 27-38.
[8]	彭国宇, 汪硕, 李桂珍, 文昱涵, 黄韬. 空天地一体化确定性网络研究[J]. 电信科学, 2023, 39(11): 13-26.
[9]	段晓东, 刘鹏, 陆璐, 孙滔, 李志强. 确定性网络技术综述[J]. 电信科学, 2023, 39(11): 1-12.
[10]	伏玉笋, 唐金辉. 使能未来工厂的5G能力综述[J]. 电信科学, 2022, 38(9): 18-35.
[11]	宋光敏, 王群青, 黄占兵, 施迅, 韩高健. 端边协同保障时延确定性技术研究[J]. 电信科学, 2022, 38(5): 26-37.
[12]	信金灿, 许森, 张化, 熊尚坤, 许话. 面向时间敏感网络的5G无线网增强技术研究[J]. 电信科学, 2022, 38(5): 18-25.
[13]	刘鹏, 杜宗鹏, 李永竞, 陆璐, 段晓东. 端到端确定性网络架构和关键技术[J]. 电信科学, 2021, 37(9): 64-73.
[14]	袁硕, 任奕璟, 王则予, 孙耀华, 彭木根. 软件定义的星地融合智能无线网络[J]. 电信科学, 2021, 37(6): 66-77.
[15]	孙茜, 田霖, 周一青, 冯晨, 王园园, 周继华. 面向B5G和6G的边缘计算与网络切片资源管理[J]. 电信科学, 2021, 37(6): 55-65.