卫星下行链路因其开放性、广域覆盖性而面临严峻的窃听威胁,传统以加密技术为核心的卫星下行链路防窃听方案在计算复杂度与抗量子攻击能力上存在双重瓶颈,且现有卫星下行链路物理层安全防窃听方案的应用场景存在局限性。针对以上问题,...卫星下行链路因其开放性、广域覆盖性而面临严峻的窃听威胁,传统以加密技术为核心的卫星下行链路防窃听方案在计算复杂度与抗量子攻击能力上存在双重瓶颈,且现有卫星下行链路物理层安全防窃听方案的应用场景存在局限性。针对以上问题,通过基于动态扩展因子的扰码与编码级联设计,提出一种基于信道状态信息(Channel State Information,CSI)和协作中继的卫星下行链路防窃听方案。首先,通过部署地面中继基站,建立基于协作中继的卫星下行链路通信模型,扩大合法链路与窃听链路的CSI随机性差异;其次,通过合法链路CSI对准循环低密度奇偶校验码扩展因子进行动态调控,增加编码随机性,进而增加窃听者译码难度;最后,通过动态扩展因子与合法链路CSI在卫星端与用户端构建加扰与解扰机制,使窃听者因缺乏合法链路CSI而无法解扰保密信息。仿真结果表明,在用户端误码率低至10-6的情况下,利用扰码对CSI的依赖性构建窃听者解扰壁垒,可使窃听者误码率接近0.5。所提方案凭借对CSI与地面协作中继的协同设计,既具备抵御量子计算攻击的潜在能力,又契合卫星通信网络工程部署对高效低耗的需求,能够有效平衡卫星下行链路信息传输可靠性与安全性的矛盾,可为未来6G空天地一体化场景下的信息安全传输提供具备工程实践价值的技术参考路径。展开更多
针对低轨卫星高动态场景下多服务质量(Quality of Service,QoS)时变物联业务资源调度问题,提出了一种基于Lyapunov优化的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)多业务资源切片动态管理方法。该方法综合考虑多物联业务QoS...针对低轨卫星高动态场景下多服务质量(Quality of Service,QoS)时变物联业务资源调度问题,提出了一种基于Lyapunov优化的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)多业务资源切片动态管理方法。该方法综合考虑多物联业务QoS需求、不同QoS业务队列状态以及切片大小的动态划分,构建了资源切片动态管理的资源调度优化问题。基于Lyapunov优化理论将非凸的多时隙动态资源切片划分问题转化为单时隙多QoS业务资源切片配置问题,从而在动态业务场景下实现资源切片与多QoS业务队列之间的动态适配。仿真结果表明,与传统NB-IoT上行资源调度方法相比,所提方法在低轨高动态场景下能够显著提升时延确定性业务的QoS保障和吞吐量。展开更多
针对低轨卫星网络中链路频繁断裂、路径恢复延迟长以及传统单路径路由协议可靠性差等问题,本文构建了一种融合轨道动态性与链路状态感知的网络模型,提出了一种基于多路径自组织按需距离向量(multipath ad hoc on-demand distance vector...针对低轨卫星网络中链路频繁断裂、路径恢复延迟长以及传统单路径路由协议可靠性差等问题,本文构建了一种融合轨道动态性与链路状态感知的网络模型,提出了一种基于多路径自组织按需距离向量(multipath ad hoc on-demand distance vector,MAODV)的自适应路由优化方法。该算法基于按需触发的路由发现机制,在距离向量扩散过程中同时获取并维护多条可达路径,形成候选路径集合,再结合轨道变化引起的链路可用性波动,实时采集路径跳数、链路质量、节点负载和剩余能量等跨层参数,构建综合路径代价,以选择更加适应动态拓扑的主路径及备用路径。本文基于MATLAB与STK(Satellite Tool Kit)构建联合仿真环境,通过与其他协议的对比实验验证了所提算法在吞吐量、时延方面的优越性。仿真结果表明,在相同星座与业务条件下,所提方法在平均吞吐量方面相较自组织按需距离向量路由(ad hoc on-demand distance vector,AODV)协议、动态源路由(dynamic source routing,DSR)协议与优化链路状态路由(optimized link state routing,OLSR)协议显著提升;平均端到端时延比三者明显降低,从而验证了所提算法在动态低轨拓扑中的性能优势。展开更多
文摘卫星下行链路因其开放性、广域覆盖性而面临严峻的窃听威胁,传统以加密技术为核心的卫星下行链路防窃听方案在计算复杂度与抗量子攻击能力上存在双重瓶颈,且现有卫星下行链路物理层安全防窃听方案的应用场景存在局限性。针对以上问题,通过基于动态扩展因子的扰码与编码级联设计,提出一种基于信道状态信息(Channel State Information,CSI)和协作中继的卫星下行链路防窃听方案。首先,通过部署地面中继基站,建立基于协作中继的卫星下行链路通信模型,扩大合法链路与窃听链路的CSI随机性差异;其次,通过合法链路CSI对准循环低密度奇偶校验码扩展因子进行动态调控,增加编码随机性,进而增加窃听者译码难度;最后,通过动态扩展因子与合法链路CSI在卫星端与用户端构建加扰与解扰机制,使窃听者因缺乏合法链路CSI而无法解扰保密信息。仿真结果表明,在用户端误码率低至10-6的情况下,利用扰码对CSI的依赖性构建窃听者解扰壁垒,可使窃听者误码率接近0.5。所提方案凭借对CSI与地面协作中继的协同设计,既具备抵御量子计算攻击的潜在能力,又契合卫星通信网络工程部署对高效低耗的需求,能够有效平衡卫星下行链路信息传输可靠性与安全性的矛盾,可为未来6G空天地一体化场景下的信息安全传输提供具备工程实践价值的技术参考路径。
文摘针对低轨卫星高动态场景下多服务质量(Quality of Service,QoS)时变物联业务资源调度问题,提出了一种基于Lyapunov优化的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)多业务资源切片动态管理方法。该方法综合考虑多物联业务QoS需求、不同QoS业务队列状态以及切片大小的动态划分,构建了资源切片动态管理的资源调度优化问题。基于Lyapunov优化理论将非凸的多时隙动态资源切片划分问题转化为单时隙多QoS业务资源切片配置问题,从而在动态业务场景下实现资源切片与多QoS业务队列之间的动态适配。仿真结果表明,与传统NB-IoT上行资源调度方法相比,所提方法在低轨高动态场景下能够显著提升时延确定性业务的QoS保障和吞吐量。
文摘针对低轨卫星网络中链路频繁断裂、路径恢复延迟长以及传统单路径路由协议可靠性差等问题,本文构建了一种融合轨道动态性与链路状态感知的网络模型,提出了一种基于多路径自组织按需距离向量(multipath ad hoc on-demand distance vector,MAODV)的自适应路由优化方法。该算法基于按需触发的路由发现机制,在距离向量扩散过程中同时获取并维护多条可达路径,形成候选路径集合,再结合轨道变化引起的链路可用性波动,实时采集路径跳数、链路质量、节点负载和剩余能量等跨层参数,构建综合路径代价,以选择更加适应动态拓扑的主路径及备用路径。本文基于MATLAB与STK(Satellite Tool Kit)构建联合仿真环境,通过与其他协议的对比实验验证了所提算法在吞吐量、时延方面的优越性。仿真结果表明,在相同星座与业务条件下,所提方法在平均吞吐量方面相较自组织按需距离向量路由(ad hoc on-demand distance vector,AODV)协议、动态源路由(dynamic source routing,DSR)协议与优化链路状态路由(optimized link state routing,OLSR)协议显著提升;平均端到端时延比三者明显降低,从而验证了所提算法在动态低轨拓扑中的性能优势。
