天地一体化信息网络

专题导读

王文博

2024, 5(1): 1-1. doi:10.3879/j.issn.1000-0887.2016.06.008

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巨型星座路由技术综述

张佳鑫, 常朝阳, 张易隆, 李睿, 王凯巍, 张兴

2024, 5(1): 2-13. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024001

摘要 ( 57 )

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针对当前卫星星座巨型化趋势，分析巨型星座的特点，从组网传输和业务需求两方面总结巨型星座路由的能力要求，包含信令开销、负载均衡、故障处理、QoS保障等4个方面，并针对性地分析适用于巨型星座的路由方法、典型算法及其表现。展望软件定义网络、区域划分、人工智能、算力路由等4种支撑巨型星座路由的相关技术方向，以期对6G卫星互联网建设提供参考。

面向天地融合网络的虚拟网络映射算法

方嘉睿, 张婷婷, 赵禹博, 武楠, 梁蓓

2024, 5(1): 14-23. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024002

摘要 ( 32 )

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针对复杂的天地融合网络环境下，用户业务高差异、异质资源强受限、时空尺度大跨越、网络拓扑高动态等特性，给虚拟网络映射（Virtual Network Embedding，VNE）算法带来的挑战，国内外学者展开了深入研究。首先根据问题特性概述天地融合网络 VNE 面临的三大核心挑战；然后从场景建模和求解算法两大维度详细分析相关研究的进展，主要涵盖服务质量感知VNE、多层跨域异构网络VNE、动态VNE以及VNE问题求解算法4个方面，并从理论和实践两个方面深入分析应对天地融合网络VNE的解决策略；最后展望未来研究方向，旨在为后续工作提供参考。

基于移动边缘计算的空天地一体化网络架构

吴健, 贾敏, 郭庆

2024, 5(1): 24-31. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024003

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下一代无线通信技术将通过支持智能交通、智能医疗、虚拟现实/增强等服务来提高用户的体验质量。这些新兴的服务通常都是计算密集型和时延敏感型的，必须满足严格的时延、能耗和可靠性要求，而基于云计算的服务难以满足这些要求。为了解决以上问题，提出移动边缘计算（Mobile Edge Computing, MEC）技术，解决将卸载请求回传到云计算中心所具有的高时延和高带宽消耗的问题。空天地一体化网络（Space-Air-Ground Integrated Network, SAGIN）作为6G的重要研究方向，可以弥补全球范围内的巨大覆盖缺口，受到广泛关注。通过将MEC技术、联邦学习技术和人工智能技术引入SAGIN，高效管理网络中海量、异构的资源，构建低时延、低能耗、高可靠性的SAGIN，以支持新兴的各种服务。

星地异构网络联合QoS保障关键技术

林琳, 朱斌, 王泽林, 王光全, 姚海鹏, 董涛, 冯伟莹

2024, 5(1): 32-39. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024004

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针对星地异构网络的拓扑结构高动态、星地链路高差异、网络资源强受限等特征给星地融合业务高效承载带来重大挑战的问题，深入分析星地异构网络发展现状，提出星地异构网络联合QoS保障系统架构。并在此基础上，针对跨域资源统一编排管理、星地联合QoS指标参考体系构建、联合QoS动态策略调控、星地资源按需适配与部署等关键技术进行探讨。

基于聚类算法内容流行度预测的空天地一体化网络缓存方法

仇超, 王晨阳

2024, 5(1): 40-47. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024005

摘要 ( 23 )

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针对空天地一体化网络中恶劣的自然条件可能造成连通异常和通信阻塞的情况，对一种新的空天地一体化网络缓存方法进行研究，即基于聚类的内容缓存方法。基于空天地一体化网络架构，利用提取的内容特征来预测流行度，并用于缓存替换决策。内容的流行度预测是由动态聚类算法实现的，这种方法可以有效地减轻地面核心网的通信压力，从而进一步提升用户体验。使用开放数据集对算法进行评估，实验仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。

服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统设计与分析

陶滢, 刘伟, 张磊, 高梓贺, 周钠

2024, 5(1): 48-59. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024006

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提出具有遥感、星间星地组网、星载边缘计算功能的低轨卫星与地面云计算中心和天基、临近空间、空中、陆地、海面等各类型终端构成的卫星互联网总体架构，给出包括资源层、虚拟化层、服务层、服务管理层及应用层在内的星载边缘计算功能架构。针对星载计算能力有限、天基网络拓扑高动态等典型特征，在提出星载边缘计算模拟验证系统构建方法的基础上，设计服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统，开展天基感知信息处理分发试验，并根据不同信息处理与分发方式对网络资源占用和用户服务时延的对比，分析不同能力条件下卫星互联网对天基感知业务服务的能力水平。

低轨卫星多星协同及星地协同遥通算一体化技术

蒋忠元, 王森, 王启舟, 曹相湧, 侯兴松, 雷磊, 孙冬伟, 李兴华, 马建峰

2024, 5(1): 60-75. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024007

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首先，系统分析卫星遥感、通信及计算系统现状，深入剖析传统卫星遥感系统和卫星遥感通信融合系统架构存在的实时遥感困境；其次，提出一种多星协同、星地协同的卫星遥通算一体化体系架构，详细定义架构的关键组成和工作原理与模式；再次，系统论证一体化架构的先进性及关键技术的可行性；最后，阐述基于该体系架构的仿真分析方法，与传统模式相比，该体系架构可完成分钟级遥感任务，时效性强，潜在应用价值高。

大规模低轨星座的实时精密定轨技术

李桢, 施闯

2024, 5(1): 76-83. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024008

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在全球导航卫星系统的支撑下，分析地面集中解算和星上自主解算精密定轨的优缺点，并将高精度轨道非保守力模型应用于星上实时自主定轨算法，实现运动学和动力学定轨的分离，对于需要频繁机动的低轨卫星精密定轨具有显著优势。结果表明，辐射光压和大气阻力非保守力物理模型计算的加速度精度约5 nm/s²；采用广播星历进行定轨解算可以达到0.8 m位置精度，低轨卫星速度误差约1.1 mm/s；采用实时精密星历，位置精度可以达到8.0 cm，卫星速度精度约0.1 mm/s。低轨卫星实时精密定轨和预报方法可有效支撑大规模低轨星座的导航功能实现。

大规模低轨星座多普勒定位算法

张雨露, 李桢, 施闯, 景贵飞

2024, 5(1): 84-94. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024009

摘要 ( 53 )

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基于典型的Starlink星座构型，对大规模低轨星座多普勒定位算法展开研究。实验结果表明，理想条件下低轨星座多普勒单点定位精度可以在3～6 m。为保证米级的定位精度，低轨卫星的位置精度和速度精度应为米级每秒或厘米级每秒。C频段信号受到的电离层误差若不做改正，将导致定位精度变差2 m左右。对流层误差将使得定位结果变差几十米。此外，使用轨道高度为550 km的低轨卫星的多普勒频移定位时，接收机的初值误差应小于300 km，否则部分历元将不能收敛到正确的接收机位置。

卫星互联网安全风险及应对措施分析

谷欣, 单超, 孙才俊, 李珂, 田敏, 王瑞青

2024, 5(1): 95-101. doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024010

摘要 ( 71 )

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从阐述卫星互联网的系统组成和安全事件入手，综合分析卫星和载荷、卫星终端、信关站、运控中心、运营中心等实体对象的安全风险，接入链路、星间链路、馈电链路、测控链路、地面互联等通信链路安全风险，运营数据、通信内容监管、公众隐私、数据违规出境等应用数据安全风险，以及新兴技术带来的安全风险挑战，并针对上述各种潜在的安全威胁提出相应的应对措施。最后对卫星互联网安全形势演变应关注的研究方向进行展望。

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