星地一体化网络的SDN控制器和网关联合部署

星地一体化网络中引入软件定义网络(software defined network,SDN)可以解决网络管理、信息交互等问题。由于网络结构异构、网络拓扑动态,链路时变、节点容量有限等特点,使得控制器和卫星网关的部署问题日益凸显,不同的控制器和卫星网关的部署方案会产生不同的网络性能。针对星地一体化网络异构性和时变性导致的传播时延增大问题,提出了一种控制器和网关的联合部署方案,以网络时延和部署成本为目标建立部署模型,利用基于K-means的模拟退火算法求得控制器与网关最佳部署位置,提出利用可靠性划分时间片屏蔽卫星网络动态性,并以可靠性为约束,通过最短路径算法对不同时间片的交换机与控制器关系进行重分配,进一步降低了时延。用实际的卫星星座评估部署方案的性能,结果表明,所提出的部署方案在减少时延和成本方面优于现有方法,并且保证了网络可靠性。

基于天基干扰绘图的星地一体化系统频谱共享研究

针对未来星地一体化系统中新入低轨道地球卫星(LEO)组件的用频需求和现任地面组件聚合干扰影响的问题,面向天基认知系统提出频谱感知和频谱数据库辅助的交织模式频谱共享方案。首先,针对低轨认知系统节点稀疏分布属性对频谱感知和干扰绘图带来的负面影响,提出“认知节点位置”概念。其次,研究低轨认知系统的双门限混合频谱感知和干扰绘图的机制,构建频谱数据库。最后,面向多状态虚拟网络模型,提出卫星组件上行频谱共享方案,实现LEO组件和地面组件之间的同频共存工作。仿真结果表明,所提双门限混合感知和干扰绘图能以较低密度的低轨认知节点实现高可靠性的频谱空间态势认知;所提基于频谱数据库和交织模式的LEO组件协作接入方案可以实现与地面组件的频谱共享,且不会显著增加LEO组件的端到端时延。

面向星地一体化网络的频谱共享方法研究

星地一体化网络是B5G/6G网络发展的重要趋势,业界正积极推动星地一体化网络的发展。随着卫星业务广泛进入消费市场,L、S等频段的频谱短缺问题日益严重。星、地网络间频谱共享是解决该问题的有效方案之一,但会导致系统间严重干扰。为此,提出一种基于干扰感知的频率资源共享分组方法,该方法在约束地面网络干扰功率的前提下,最大化星地一体化网络的系统效用,并通过局部搜索算法求解非线性整数规划问题。仿真结果表明,所提方案能够有效降低来自地面网络的干扰,并提升频率资源利用率。

基于OFDM的星地一体化通信用户接收终端钟差同步校正

为了提升星地一体化通信用户接收终端钟差的同步校正准确度,提出基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术的星地一体化通信用户接收终端钟差同步校正方法。解析星地一体化通信过程中相对论效应产生的通信钟差干扰;根据校正的需求,求解接收信道的最优方向角,优化用户接收终端的接收信道;在此基础上,结合OFDM信号特点,根据通信信号的发射周期,将信号划分为不同的时间窗;建立同步校正的度量函数,估计OFDM信号的符号起始位置,通过预估误差补偿实现了对钟差的同步校正。经过实验测试可知,应用该方法进行OFDM信号校正处理后,通信信号波形更加规律;应用该方法进行钟差校正后钟差值较小,提升了星地一体化通信用户接收终端钟差同步校正的准确度。

星地一体融合应急通信保障系统设计

利用天通卫星和北斗系统的优势,充分结合地面数字对讲系统和移动通信系统的特点,设计了一种星地融合、互联互通的应急通信保障系统。该系统由各类通信终端、地面和卫星通信网络及中心应用系统组成。星地通终端为中心站构建区域对讲系统,实现区域内终端通信;通过星地通终端申请的卫星信道远程转发区域内终端业务,完成跨区域终端间、终端和中心应用系统之间信息交互。中心应用系统包括业务接入层和应用层,完成各通信网内终端数据接入及用户应用,提供音视频、位置、短息等通信业务,实现应急通信保障。

6G网络中的星地一体化

基于全球移动通信系统“使用一代、建设一代、研发一代”的发展思路,6G的研究已启航3年。本文针对6G网络中融合地面网络(TN)和非地面网络(NTN)展开研究,分析了6G移动通信网络愿景与卫星通信特点,探讨了星地一体化的融合网络架构研究方向,简要介绍了星地一体化的潜在技术。

风云四号科研试验卫星星地一体化测控设计

为满足我国新一代风云四号科研试验卫星多载荷并行工作的业务需求,采用星地一体化理念设计了星地测控系统,介绍了星地测控系统的总体架构,研究了卫星遥测数据格式和遥测参数处理方法,设计了不同类型的遥控数据格式和遥控调度方法,并对星地链路进行了测算,明确了星地测控工作流程。采用星地一体化测控技术,大大提升了业务测控能力。系统投入应用以来,各项功能和性能指标符合设计要求,相比第一代静止轨道气象卫星,遥测参数和指令类型增加8倍,遥控业务量增加近百倍,能有效满足新一代气象卫星高时效性和高可靠性的业务要求。

高分多模卫星星地一体化专项工程研究与应用

高分多模(GFDM-1)卫星是我国民用空间基础设施规划中的首颗高分辨率光学对地成像敏捷遥感卫星,其最高分辨率达到0.42m,成像模式灵活且丰富。为实现卫星设计、研制与应用的紧密结合,确保卫星入轨后实现高成像质量、高成图效率、高应用效益,切实解决用户业务中的实际问题,开展了星地一体化专项工作,在卫星像质保证、任务定制、数据处理、在轨综合效能评估等方面部署了研究课题,在卫星工程研制和在轨测试阶段全程同步实施。通过技术研究、产品开发、测试与应用,并在卫星入轨后迅速支持卫星任务定制、载荷定标、数据处理与业务应用,实现了星地一体化同步协调发展,提高了空间基础设施应用效益。

星地一体化极化复用接收实验比对标准研究

随着高分辨率对地观测卫星的快速发展,地面接收系统所面临的数据速率与系统带宽间的矛盾越来越突出,固有的单极化接收难以满足带宽要求,虽然极化复用接收能有效地解决带宽不足的问题。但极化复用的难点在于两个极化间存在不可避免的干扰,对星地链路的极化隔离度要求很高。经理论分析发现极化复用接收性能取决于星地间的联合隔离度,随着星地天线空间关系的不同,隔离度会发生变化。由于星地联合隔离度的不确定性,设计极化复用接收的比对标准是极化复用接收结果处理上面临的主要难点,为验证理论分析,极化复用体制下的接收试验不可或缺。

“星地一体”应急物流指挥平台的建设

针对应急物流系统暴露出的问题,提出"星地一体"应急物流指挥平台的设计思想。基于这一平台,能够最大限度地发挥应急物流的保障功能。

无锡市锡山区自然资源“星地一体化”监测体系的建设探究

随着遥感卫星影像获取能力和周期的增强,人工智能、大数据、物联网和地理信息技术的迅猛发展,亟须通过技术手段构建自然资源监测监管体系,提升自然资源监测监管能力。文章以无锡市锡山区为例,阐述了与自然资源管理业务深度融合的锡山区“星地一体化”监测方法,构筑“天上看、地上查、视频探、网上管”的自然资源“星地一体化”监测体系,以期形成一套可复制、可推广的自然资源监测业务流程和技术方法,创新自然资源监测监管模式。

基于QoE感知的星地一体化网络公平资源分配策略

星地一体化网络是卫星网络和地面网络互联,实现卫星网络和地面网络优势互补的一体化网络。随着无线通信的快速发展,卫星网络和地面网络的同频复用技术可有效提升资源利用效率,满足日益增长的无线数据业务需求。但由于无线数据业务类型的多样化和频谱资源的稀缺性,如何实现用户数据服务的服务体验质量(Quality of experience,QoE)和公平性提升也成为星地一体化网络亟待解决的关键问题。本文综合考虑信道时变性、服务体验多样性和服务公平性,提出了一种基于QoE感知的星地一体化网络资源分配策略。为此,将目标问题描述为基于时间平均的服务体验质量的网络公平效用最大化,并利用李雅普诺夫优化理论,将复杂的动态原始优化问题进一步转化并分解为3个瞬时优化子问题,每个子问题可以在每个时隙独立求解。同时,由于无线资源分配为典型的非凹混合组合优化问题,推导了一个低复杂度的两步算法来求解第三个资源分配子问题。仿真结果揭示了在不同的公平性参数下用户的长时QoE与公平性之间的折衷情况。

高分多模卫星星地一体化快速响应系统 设计与在轨验证

高分多模卫星采用星地一体化设计,实现了星上处理及信息快速生成分发,将遥感信息的快速响应时间缩短到了分钟级。文章详细描述了高分多模卫星基于星上处理系统(区域提取与处理单元)、数据传输与分发系统(数传分系统),以及地面接收与处理系统的星地一体化快速响应系统架构;开展了辐射校正、几何校正等星地一体化设计方法论证,以及在轨图像定位精度关键指标精度分析。通过高分多模卫星在轨试验完成了快速响应时间及关键指标的在轨评估验证,快速响应时间达到了2 min以内,在一定侧摆角度下图像定位精度可以达到经度方向-50.36 m,纬度方向29.18 m。

星地一体化通信系统同频干扰统计分析

星地一体化通信系统中,卫星网络与辅助地面网络共用一段频率,这有利于提高系统频谱效率,但也带来了系统内同频干扰。为了更加准确地计算同频干扰,利用Wilkinson方法将大量干扰源等效为单一干扰源,建立了等效干扰源的统计模型计算同频干扰概率。

星地一体化通信系统ATN终端卫星上行同频干扰

星地一体化通信系统,是由基于多波束的卫星网络与地面辅助网络组成,它们共用一段频率。辅助地面网络的目的在于提高卫星波束在高密度人口区域的覆盖性能,这些区域中,卫星通信由于高楼而受到信号阴影衰减,地面ATC网络使用卫星频段,将会引起星地一体化系统内SBN与ATC相互干扰。为了分析更加准确的分析系统内同频干扰,在禁区和卫星波束频率复用的条件下,建立干扰源位置分布模型,并分析了ATN终端对卫星上行的同频干扰。

对卫星通信系统的星地一体对抗技术初探

整理了无线通信网的对抗技术类型,以及包括无线窃听、持续干扰、灵巧干扰、欺骗攻击及智能干扰等方式在内的技术手段,并通过对卫星通信系统目标特点及对抗方式的分析,提出了基于星载平台、结合地面系统的星地一体对抗技术。

星地一体电力量子保密通信关键技术研究及应用

针对能源互联场景下电力通信网络和电力业务面临的安全风险,文章分析了电力量子密钥应用需求,设计了星地一体电力量子保密通信网络架构,研究了星地量子密钥广域分发、可信中继、统一管控和灵活应用等关键技术,并在北京和福建之间构建了星地量子保密通信示范网络,开展了广域应急指挥视频会商业务接入和现场测试,验证了星地一体电力量子保密通信技术电力系统的适应性,为能源互联网安全的提升提供了有益参考。

卫星通信系统星地一体化抗干扰架构设计

为满足多用户宽带传输的需求,卫星通信系统通常采用星载相控阵天线构建通信链路。星载相控阵天线具有多波速捷变、阵列规模大、加权自由度高的特点,具备空域抗干扰的先决条件。考虑到卫星通信系统星上资源受限情形,针对卫星通信系统抗干扰工作需求,提出星地一体化抗干扰架构,有效提升卫星通信系统抗干扰能力,提高用户服务质量,以期为卫星通信系统未来空域抗干扰建设提供参考。

基于电力量子保密通信的星地一体应急直播保障技术

鉴于电力行业多采用卫星转发的方式作为应急备用直播通道,考虑到直播信息在自由空间中无线传输的开放性,信息传输更容易受到外部攻击,传统经典密钥生成分发体制难以满足电力行业对极高安全等级的需求。在完全利用电力行业现有通信资源的基础上,提出将量子保密通信技术应用于卫星应急通信业务。通过量子密钥实现了卫星应急直播的高安全等级保障,并综合利用量子信号快速纠偏技术、量子中继技术,克服了多中继节点、地埋架空光缆混合组网等多项技术难题,对电力量子保密通信技术的应用具有积极的示范意义。

星地一体化通信系统地面网络可用带宽分析

星地一体化通信系统,是由基于多波束的卫星网络与地面辅助网络组成,它们共用一段频率。辅助地面网络的目的在于提高卫星波束在高密度人口区域的覆盖性能,这些区域中,卫星通信由于高楼而受到信号阴影衰减。地面网络的可用带宽随着禁区域卫星频率复用改变而改变,为了更加准确分析地面网络可用带宽的多少,在假定某区域人口密度均匀分布的条件下,提出了禁区的概念与一种新的全概率计算方法,并利用该方法分析卫星波束频率复用因子与禁区大小对地面辅助网络可用带宽的影响。