低轨互联网卫星发展现状及监测方法研究

随着全球对互联网连接需求的不断增长,传统地面网络受限于地理环境和基础设施建设,难以满足日益增长的网络需求。低轨互联网卫星技术以其独特的优势,为全球通信网络的发展提供了新的解决方案。本文介绍了全球低轨互联网卫星的发展现状,分析了低轨卫星的监测方法,并对未来发展趋势进行了展望。

低轨互联网卫星在轨单粒子翻转分析及防护措施

空间单粒子翻转(SEU)对于在轨卫星寿命和可靠性有着较大的影响,然而,针对低轨互联网卫星1000~1200 km的典型极地轨道空间SEU,目前缺少在轨试验验证结果。文章对某型号的两颗卫星在轨7个月以来的SEU事件记录数据进行处理和分析,给出互联网卫星1050~1425 km不同轨道高度上的SEU事件发生的频度、区域及概率,结合在轨运行情况提出互联网卫星在轨单粒子翻转的软硬件防护设计措施。数据表明,在当前低轨互联网卫星的典型轨道高度上,对于抗单粒子翻转阈值为0.7 MeV·cm^(2)/mg的低阈值SRAM器件,在轨SEU事件大部分发生在SAA区域,发生概率约为7.63×10^(-7 )bit^(-1)·d^(-1)。结合卫星在轨空间防护设计经验,通过加强元器件选用控制、软硬件冗余设计、关键器件限流等措施,可以有效提高低轨互联网卫星的在轨可靠性。

基于区块链的低轨卫星互联网跨域数据调度设计

针对地面业务的需求和分布非均匀导致系统资源利用率低的问题,提出一种基于区块链的跨低轨卫星互联网域数据共享方案。通过卫星节点构建区块链,实现数据的跨域调度;通过非均匀分布的接入设备数量改变矿工节点的出块难度,使得近期出块节点暂停参与矿工节点的选举过程,以降低重复的资源消耗。仿真结果表明,所提方案能够有效降低系统资源消耗和任务的平均卸载时延,在低轨卫星互联网中实现高效的跨域数据调度。

面向低轨卫星互联网的随机接入前导码传输技术

围绕低轨卫星随机接入过程中前导码传输性能开展研究,在对现有基于Zadoff-Chu(ZC)序列的两种前导码设计方案基础上,提出一个三级ZC根序列级联的前导码设计方法,并给出了复杂度分析结果。此外,在考虑离散傅里叶变换扩展正交频分复用(Discrete Fourier Transform spread OFDM,DFT-s-OFDM)波形传输的情况下,对低轨卫星随机接入过程前导码检测性能开展了系统级仿真。通过仿真首先探明了不同类型前导码进行峰值检测时所具有的最优检测阈值,其次探究了不同多普勒频移和多用户干扰对前导码检测性能的作用机理,最后分析了不同天气条件对多用户前导码检测性能的影响。上述研究显示采用多个ZC根序列级联的方法可显著提高低轨卫星随机接入用户的数量,但复杂度较高,且受多用户干扰和多普勒频移的影响,该方法的检测性能受限。

低轨卫星互联网产业发展及分析

随着网络技术的飞速发展,其应用领域也越来越广泛,给人们的工作和生活带来了巨大的便利。低轨卫星服务为人们的工作、生活打下了坚实的基础。近年来,为了加快发展低轨卫星网络,国内外多家公司纷纷推出了自己的星座方案,争夺低地轨道资源,文中对国内外低轨卫星网络的发展状况进行了分析,以期为未来的工业发展提供参考。

低轨卫星互联网体系和技术体制研究发展路线思考

为更好地引导卫星通信业界和地面移动业界融合研究低轨卫星互联网技术路线,推动工程建设进程,针对目前存在的低轨卫星互联网概念理解不统一、名词术语不统一、技术体系发展和技术体制研究发展路线争论激烈的情况,通过对国内外典型系统进行梳理,对技术体系发展路线和技术体制研究路线进行了分析。提出了适合低轨卫星互联网技术体制研究的方法、评判体制优劣的原则和方法,得出了多条技术路线会趋同的基本判断。

低轨卫星互联网星载边缘计算卸载策略

卫星网络是5G/6G移动通信系统的重要组成之一,在低轨卫星互联网中引入星载边缘计算技术,可以进一步提供低时延服务。考虑到各卫星的计算任务需求存在不均衡特点,将地面站或用户终端的计算任务直接卸载给过顶卫星会造成负载不均及降低某些卫星运行时长的问题。由此考虑在不同卫星之间合理分配计算任务,通过将计算卸载问题建模为最优化问题并求解,给出了相关计算卸载算法。经过仿真评估,所提算法在负载均衡和流量开销方面都有一定优势。

低轨卫星互联网技术架构及地面验证方法

为了满足全时段全地域高速数据速率需求以及应对各国对空间资源日益激烈的竞争,被列入新基建范畴的低轨(Low earth orbit,LEO)卫星互联网已成为最具前景的解决方案之一。基于"通导遥一体化设计"理念,本文提出一种以"星间组网+星上处理+跳波束"为主要特征的系统技术架构。该架构对星间激光通信、高速星上路由处理、宽带跳波束等各项关键技术进行分析,并给出一种针对包含首颗发射卫星的低轨卫星互联网的地面试验验证方法。本文提出的卫星网络体系结构、关键技术解决方案和在轨验证结果,对我国卫星互联网的建设和发展具有有益的探索和借鉴意义。

一种低轨卫星上行干扰源大数据预警方法与系统

随着低轨卫星互联网的快速发展,低轨卫星干扰数量显著增加,给我国卫星无线电秩序带来挑战。本文提出一种基于无人机的区域电磁频谱监测方法,在典型区域使用电磁频谱监测系统,对低轨卫星互联网用户上行频段进行持续监测;积累大量监测数据后,通过大数据分析,提前感知区域内的干扰终端信号,以便监测人员及时发现并排查低轨卫星互联网干扰终端。

低轨卫星互联网研究与应用展望

低轨卫星互联网是利用低地球轨道部署的卫星星座,具有传输时延短、路径损耗小、发射功率低等诸多优势,目前低轨卫星互联网已成为卫星通信的重要发展方向。本文主要阐述了低轨卫星互联网的发展概况与组成架构,提出了低轨卫星互联网在宽带服务和视听等领域的应用展望。

低轨卫星互联网在铁路交通中的应用展望

随着卫星通信技术的发展,基于低轨卫星星座的通信技术越来越成熟,因其具有大带宽、大容量、低延时、低成本等优势,近年来世界主要卫星通信大国竞相发展低轨卫星互联网。当前我国正有序开展服务全球的低轨卫星互联网系统建设,将其应用于铁路交通领域,在弥补铁路通信网络覆盖盲区的同时,能有效保障铁路交通的安全运行,提高铁路交通信息化管理水平。本文对低轨卫星互联网在铁路交通中的典型应用场景进行了探讨。

基于深度不确定性估计网络的低轨卫星互联网故障预测方法

低轨卫星互联网技术具有创新性强、已有案例少且卫星数量众多、拓扑变化频繁、载荷类型繁杂等特点,其故障类别难以靠专家系统或者工程经验等方法遍历和训练。同时传统的基于单颗卫星、单一功能的故障检测和诊断方法,对于复杂多变条件下的不确定性故障难以进行预测。针对以上问题,提出一种基于深度不确定性估计网络的低轨卫星互联网星座故障预测算法模型,并基于地面星地联试获得的数据对所提方法进行验证。实验结果表明,提出的方法可以提高已知故障的检测准确率,尤其是对未知故障具有更准确的预测能力。

遥感卫星随遇接入互联网星座和在轨智能处理

低轨互联网星座是当前全球研究和发展的热点,互联网星座支持随遇接入遥感卫星和信息在轨直接处理的应用前景备受期待,但由于轨道高度不同会产生双向高动态异构星座的接入互联问题。首先,通过设定低轨卫星互联网星座在不同轨道特性、不同卫星数量情况下的随遇接入仿真场景,重点探讨了时空非连续可视性和多普勒频移问题对遥感卫星接入性能的影响;其次,基于遥感卫星随遇接入互联网星座场景的特点,分析了不同时延性在轨处理任务的流程及其星地功能分配;最后,对当前在轨智能处理算法存在的问题和未来研究重点进行阐述,为未来低轨互联网星座及遥感卫星的发展和联合组网应用提供可靠的理论支撑。

低轨卫星信号捕获与跟踪技术综述

低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星互联网相较于地面网络有更大的网络覆盖范围与更强的网络稳定性,有利于实现全球立体无缝网络覆盖,是未来6G网络重要的发展趋势。低轨卫星相较于中高轨卫星具有更高的运行速度,因此,低轨卫星信号具有更大的多普勒频移和动态特性,而低轨卫星信号的高精度捕获与跟踪是低轨卫星通信的基础。随着相控阵天线在低轨卫星和卫星终端上的推广应用,多波束和跳波束技术也为信号的捕获与跟踪带来挑战。从低轨卫星信号互联网的信号特点出发,提出了信号捕获与跟踪过程中的技术挑战,重点阐述了现有捕获与跟踪方法的基本原理与适用范围,探讨了低轨卫星网络中信号捕获与跟踪技术的未来发展方向。

大规模低轨星座多普勒定位算法

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。

境外低轨卫星互联网星座无许可落地的法律问题研究

“星链”等低轨卫星互联网星座可提供全球覆盖的天基通信系统,但其在一国落地运营须取得地面国“落地权”许可、地球站设置使用许可和电信业务运营许可等。境外低轨卫星互联网星座未经许可在一国落地,便侵犯了《国际电信联盟组织法》所承认的电信主权,也违反了《无线电规则》第一卷第18.1款和第三卷第22号、第25号决议的具体规定。这些具体规定包括:在一国境内操作发射地球站,须仅在该国主管部门授权的情况下进行;卫星网络或系统的通知主管部门,须在切实可行的范围内,将在一国主管部门境内设置操作的发射地球站,限定为该国主管部门已经许可或授权的发射地球站。现有规则在卫星运营商禁用未获许可终端地球站的范围和程度、通知主管部门和关联主管部门采取有效立法和监管措施确保规则实施、制定相关技术标准确立可随时中断业务的技术要求等方面尚存改进余地,可通过2027年世界无线电通信大会加以完善。

“星链”计划对我国网络安全的影响

随着技术进步,低轨小卫星星座逐渐显现了商业价值及社会价值,以“星链”为代表的低轨卫星互联网成为新的发展风口,但其对我国网络安全的影响也成为需要迫切关注的问题。文章根据低轨卫星互联网的技术特点及其应用环境,分析了其对网络安全带来的主要挑战,从“数据霸权”和网络监管角度总结了低轨卫星互联网对国家信息主权的影响。