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智能高速铁路中基于低轨卫星网络的通信关键技术研究 被引量:2
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作者 张嘉驰 刘留 +2 位作者 周涛 蔺伟 梁轶群 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期69-77,共9页
智能高速铁路是构建现代综合交通运输体系的重要组成部分,建立支持高移动性、高速率、高可靠性、高实时性的通信链路是列车安全运行的基石。针对高速铁路空间跨度范围大、轨旁通信设备成本高、越区切换频繁等问题,探讨基于低轨卫星互联... 智能高速铁路是构建现代综合交通运输体系的重要组成部分,建立支持高移动性、高速率、高可靠性、高实时性的通信链路是列车安全运行的基石。针对高速铁路空间跨度范围大、轨旁通信设备成本高、越区切换频繁等问题,探讨基于低轨卫星互联网技术实现车地通信的可能性及关键技术。分析智能高速铁路通信业务需求并根据不同的业务类型采用对应的专网或公网进行承载。研究了基于公网卫星互联网络的高速铁路无线接入架构。并在此基础上进一步探讨了面向智能高速铁路的卫星接入与低时延传输、星地链路多普勒频偏、星内/间波束切换等关键技术,以期实现低时延、高可靠的星地通信链路。 展开更多
关键词 智能速铁路 卫星网络 无线接入 时延传输 多普勒频偏 波束切换
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低轨卫星网络安全问题及防御技术综述
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作者 杜星葵 束妮娜 +3 位作者 刘春生 杨方 马涛 刘洋 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第6期1609-1622,共14页
随着低轨卫星网络的快速发展,其应用领域日益广泛,与人工智能等技术融合程度日益趋深,但随之而来的安全问题也更加凸显。该文旨在综述低轨卫星网络面临的主要安全问题,并探讨相应的防御技术。该文首先概述低轨卫星网络的发展情况,不同... 随着低轨卫星网络的快速发展,其应用领域日益广泛,与人工智能等技术融合程度日益趋深,但随之而来的安全问题也更加凸显。该文旨在综述低轨卫星网络面临的主要安全问题,并探讨相应的防御技术。该文首先概述低轨卫星网络的发展情况,不同于现有综述侧重于物理层安全的现状,该文针对低轨卫星网络安全问题,特别是网络层安全进行了系统性研究。该文详细介绍了低轨卫星网络的体系架构、独有的网络特征和脆弱性,并分析了其脆弱性机理,系统地介绍了低轨卫星网络面临的不同威胁手段的安全问题。在此基础上,对基于虚拟仿真、人工智能等先进技术的防御技术进行研究与分析,并对未来低轨卫星网络的安全发展方向提出了建议。 展开更多
关键词 卫星网络 网络安全 防御策略 人工智能
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用于低轨卫星扩频通信系统的高动态快捕算法
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作者 徐兆斌 谢志强 +2 位作者 袁新博 金小军 金仲和 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第8期1727-1737,共11页
针对低轨卫星扩频通信系统信噪比较低且多普勒频偏较大的问题,提出改进的FFT-IFFT捕获算法.利用扫频区间的边带信息估计捕获区间,在高灵敏度高动态条件下减少FFT次数并缩短捕获时间.结合数字自动增益控制(AGC)辅助的捕获机制降低误捕概... 针对低轨卫星扩频通信系统信噪比较低且多普勒频偏较大的问题,提出改进的FFT-IFFT捕获算法.利用扫频区间的边带信息估计捕获区间,在高灵敏度高动态条件下减少FFT次数并缩短捕获时间.结合数字自动增益控制(AGC)辅助的捕获机制降低误捕概率,提升了算法的可靠性.理论分析与实验表明,改进算法比传统算法更有优势,在满足检测概率大于99%、最小载噪比为34.66 dB、最小信噪比为16 dB的情况下,极限灵敏度可达-130 dBm,总多普勒频偏捕获范围可达140 kHz,捕获时间低至0.8 s,满足实际应用的需求,已应用于浙江大学自主研制的某大规模低轨卫星星座中. 展开更多
关键词 卫星 捕获算法 多普勒频偏 灵敏度 动态
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变邻域搜索算法在低轨卫星广播调度中的优化应用
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作者 王英伍 耿座学 +4 位作者 李学富 胡健 瞿威均 王斌 杨宜康 《计算机应用》 北大核心 2025年第S1期198-201,共4页
随着低轨(LEO)卫星通信技术的进步,LEO卫星星座通信系统进入高速发展阶段。这些系统可以有效地弥补地面蜂窝网的覆盖盲区,作为地面蜂窝网的补充对实现全球互联具有重要意义。针对LEO卫星通信领域中重要的卫星广播调度问题(SBSP),深入分... 随着低轨(LEO)卫星通信技术的进步,LEO卫星星座通信系统进入高速发展阶段。这些系统可以有效地弥补地面蜂窝网的覆盖盲区,作为地面蜂窝网的补充对实现全球互联具有重要意义。针对LEO卫星通信领域中重要的卫星广播调度问题(SBSP),深入分析并构建一个整数规划模型,并设计用于求解该模型的改进变邻域搜索算法(MVNS-SBS)。MVNS-SBS算法通过随机生成的方式获得初始可行的星地连接方案,然后进入VND(Variable Neighborhood Descent)阶段,并利用add和switch两种邻域结构交替进行局部搜索。当VND阶段陷入局部最优时,算法跳转进入shaking阶段,通过remove操作为方案添加扰动,并返回VND阶段。如果在多次扰动后仍未找到更优方案,则认为算法已收敛并终止运行。实验中,为了模拟实际工程场景,在不同规模的经典算例上,把所提算法与粒子群优化(PSO)、竞争Hopfield神经网络(CHNN)和SDBDE(Stochastic Diffusion Binary Differential Evolution)3种有效算法进行对比。实验结果表明,所提算法可以有效求解SBSP,并展现出良好的鲁棒性和实时性。 展开更多
关键词 卫星星座 卫星网络 卫星广播调度问题 变邻域搜索
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基于OMNeT++的低轨卫星时间确定性网络仿真平台设计
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作者 赵崇尧 孙耀华 +1 位作者 冯昕澳 彭木根 《电信科学》 北大核心 2025年第5期43-59,共17页
为了满足实时和高可靠数据传输需求,地面网络以太网标准引入时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN),通过流量整形、流量调度等手段有效降低时延抖动。然而,地面网络的部署受限于环境因素,难以覆盖偏远地区和空中服务对象,无法满... 为了满足实时和高可靠数据传输需求,地面网络以太网标准引入时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN),通过流量整形、流量调度等手段有效降低时延抖动。然而,地面网络的部署受限于环境因素,难以覆盖偏远地区和空中服务对象,无法满足对时延抖动的严格要求。考虑低轨卫星网络具有广域立体覆盖优势,开展了TSN技术在低轨卫星网络中的适用性评估。利用OMNeT++构建了低轨通信网络时间确定性技术仿真平台,详细介绍了仿真平台各功能模块的设计原理与工作流程。同时,针对关键机制进行了深入分析。通过仿真评估,验证TSN技术在保障低轨卫星网络时间敏感业务端到端时延、时延抖动、数据包到达率的性能优势。 展开更多
关键词 卫星网络 时间敏感网络 星间确定性传输
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低轨卫星高动态多普勒频移补偿方法
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作者 林玉洁 杨若琳 杨凯 《信号处理》 北大核心 2025年第8期1413-1423,共11页
低轨卫星具有传输时延低、覆盖范围广和通信速率高等技术优势,通过大规模星座部署可有效推动全球通信基础设施的升级演进,是实现全球无缝通信覆盖和提升应急通信保障能力的关键。然而,异轨道面卫星通信因拓扑关系快速变化引起多普勒频移... 低轨卫星具有传输时延低、覆盖范围广和通信速率高等技术优势,通过大规模星座部署可有效推动全球通信基础设施的升级演进,是实现全球无缝通信覆盖和提升应急通信保障能力的关键。然而,异轨道面卫星通信因拓扑关系快速变化引起多普勒频移,其动态范围大、特性时变快,导致相干通信星座相位旋转,载波环路恢复算法失效,解调性能急剧下降,甚至通信链路中断。本文对低轨卫星多普勒频移变化特性进行轨道建模分析,其频偏可达340 kHz,变化速率超过2 kHz/s,以此为依据分别对闭环反馈、前向开环算法的载波跟踪性能进行仿真分析;针对卫星通信接收机需适应同轨、异轨应用场景需求,自适应判决更新策略采用加速度判决机制实现双模式补偿策略:在同轨低动态阶段采用基于闭环反馈的锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)进行相位跟踪补偿,在异轨高动态阶段切换至基于前向开环的快速傅里叶变换-VV(Fast Fourier Transform-Viterbi Viterbi,FFT-VV)联合算法,并引入滑动窗口加权更新机制对加速度判决阈值进行动态调整,在实现频偏快速捕获与高精度相位补偿的同时,提升双模式补偿体系间的控制稳定性与准确性。仿真结果表明,自适应判决更新策略在低加速度环境下归一化频偏估计均方根误差(Normalized Root Mean Square Error,NRMSE)低于2×10^(−4),在高动态环境下NRMSE稳定在5.48×10^(−4),且相位波动收敛至±0.04弧度以内。在此基础上,进一步通过误码率仿真验证了自适应判决更新策略的有效性,测试结果表明该方法能够根据链路动态状态实时切换最优补偿模式,显著提升了低轨卫星通信接收机在同轨、异轨场景下的通信鲁棒性。 展开更多
关键词 卫星 多普勒频移 动态同步 自适应策略
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低轨卫星超宽带导航信号高动态性能分析
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作者 廖扬 伍蔡伦 +2 位作者 庄学彬 林子钧 房家乐 《导航定位学报》 北大核心 2025年第4期96-107,共12页
针对低轨卫星高动态环境下Ka频段超宽带(UWB)导航信号跟踪中存在较大载波多普勒频移和码多普勒与高阶动态应力的问题,提出一种基于动态场景的跟踪环路带宽设计方法:通过理论建模与最小误差准则,推导跟踪环路的最优环路带宽闭式解,该闭... 针对低轨卫星高动态环境下Ka频段超宽带(UWB)导航信号跟踪中存在较大载波多普勒频移和码多普勒与高阶动态应力的问题,提出一种基于动态场景的跟踪环路带宽设计方法:通过理论建模与最小误差准则,推导跟踪环路的最优环路带宽闭式解,该闭式解明确最优带宽与速度、加速度、加加速度的卫星运动参数及载噪比(C/N0)的定量关系。实验结果表明,在所推导的跟踪架构和设置的最优环路带宽下,跟踪码误差可稳定在±0.1个码片范围内,载波误差可稳定在±0.03周(1周载波长度=1倍波长)范围内,频率误差可稳定在±200 Hz范围内,能对卫星信号进行有效跟踪。提出的方法可为低轨卫星超宽带信号高动态跟踪环路带宽设计提供参考。 展开更多
关键词 动态信号 超宽带(UWB) (LEO)卫星 环路带宽优化 跟踪
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链路及节点多属性融合的低轨卫星网络路由算法 被引量:1
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作者 孙正阳 杜晔 +1 位作者 李桂领 黎妹红 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第18期266-274,共9页
针对低轨卫星网络面对破坏性事件系统性能损失多、通信延迟和丢包率高的问题,提出了基于多属性的低轨卫星网络多路径路由算法。在采用虚拟拓扑方案仿真的低轨卫星星座中,计算源节点与目标节点之间的多条可行路径,该算法融合卫星间链路... 针对低轨卫星网络面对破坏性事件系统性能损失多、通信延迟和丢包率高的问题,提出了基于多属性的低轨卫星网络多路径路由算法。在采用虚拟拓扑方案仿真的低轨卫星星座中,计算源节点与目标节点之间的多条可行路径,该算法融合卫星间链路属性和相邻卫星节点属性构建路径的传输成本模型,自适应调整两类属性对传输成本的影响权重,每颗卫星将路径传输成本的归一化结果作为通过该路径转发报文的概率,并独立进行分布式的路由选择。仿真结果表明,与经典的低轨卫星网络多路径路由算法相比,无论网络负载较大发生拥塞时,还是卫星遭受网络攻击或出现故障时,该算法性能下降缓慢,丢包率和平均端到端延迟更低,且具有良好的负载均衡能力,有效增强了路由的可用性。 展开更多
关键词 卫星网络 多路径路由 链路属性 卫星属性 负载均衡
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低轨卫星网络接入与传输技术 被引量:3
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作者 申佳伟 洪涛 张更新 《中兴通讯技术》 北大核心 2024年第5期68-74,共7页
针对低轨卫星网络空口传输特征,在地面5G NR体制的基础上利用智能化网络与轻量化终端间的协同,实现用户的广域无感接入与适变传输。梳理了低轨卫星网络空口传输关键技术,认为需要采用内生智能的方法辅助空口设计,从空口赋能AI和AI辅助... 针对低轨卫星网络空口传输特征,在地面5G NR体制的基础上利用智能化网络与轻量化终端间的协同,实现用户的广域无感接入与适变传输。梳理了低轨卫星网络空口传输关键技术,认为需要采用内生智能的方法辅助空口设计,从空口赋能AI和AI辅助空口两个方面构建完整闭环的研究体系,最后展望了未来低轨卫星网络的研究趋势。 展开更多
关键词 卫星网络 波形 多址 接入与传输 人工智能
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基于跳数背压策略的低轨卫星网络负载均衡路由 被引量:2
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作者 韩驰 熊伟 +2 位作者 于荣欢 刘亚丽 付婧雨 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3557-3566,共10页
随着用户规模的扩大,低轨卫星网络中流量的突发性和区域通信负载的不均衡性导致其面临着愈发严重的负载均衡问题。对此,提出一种分布式基于跳数的背压路由(hops-based back-pressure routing,HBPR)协议。HBPR首先根据链路中间节点距离... 随着用户规模的扩大,低轨卫星网络中流量的突发性和区域通信负载的不均衡性导致其面临着愈发严重的负载均衡问题。对此,提出一种分布式基于跳数的背压路由(hops-based back-pressure routing,HBPR)协议。HBPR首先根据链路中间节点距离目的卫星的剩余跳数计算链路权重。然后,为控制可用转发路径数量,将可用传播区域限制在由源节点-目的节点构成的矩形拓扑区域,以降低传播代价。最后,采用分布式方式设计HBPR,在无需收集全网拓扑信息的条件下实现低拥塞最短链路的动态选择和流量均衡分配。通过理论分析证明了HBPR吞吐量的最优性。网络仿真结果表明,与现有路由协议相比,HBPR具有更高的网络吞吐量和更低的时延。 展开更多
关键词 负载均衡 背压路由 卫星网络 路由协议 跳数计算
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面向低轨卫星的螺旋天线及其阵列设计 被引量:1
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作者 郭萌 董妮妮 +5 位作者 高峰 齐娜娜 陈璐 贺畅 陈天夫 刘鹏 《现代电子技术》 北大核心 2025年第9期54-61,共8页
为了满足低轨卫星地面系统通信需求,提出一种提升低仰角增益的宽带螺旋天线设计方案。天线螺旋臂印制于聚酰亚胺薄膜上,柱体采用聚醚酰亚胺材料作为薄膜支撑。螺旋线由主臂螺旋天线和寄生臂螺旋线组成,寄生臂通过短路柱与接地板连接。... 为了满足低轨卫星地面系统通信需求,提出一种提升低仰角增益的宽带螺旋天线设计方案。天线螺旋臂印制于聚酰亚胺薄膜上,柱体采用聚醚酰亚胺材料作为薄膜支撑。螺旋线由主臂螺旋天线和寄生臂螺旋线组成,寄生臂通过短路柱与接地板连接。通过改变螺旋线倾角、螺旋直径以及螺旋线长度实现超宽带与低仰角增益特性。文中给出天线的设计思路,通过大量的电磁仿真计算,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工与测量。实测结果表明,文中设计的螺旋天线水平增益达到-1 dB,相对带宽达到13.3%,3 dB波瓣宽度187°,螺旋直径为40 mm,高度为125 mm,仿真与实测结果一致性良好。将该模型进行优化的螺旋组阵设计,12阵元相控阵根据仿真结果可知,天线增益带宽为12.5%,天线法向扫描增益≥10.4 dB,扫描范围±76°,增益≥10.3 dB。天线在扫描±76°范围内增益比较平缓,波动范围窄,具有良好的大角度扫描性能,解决了相控阵天线扫描角度窄、低仰角增益低的问题,为低轨卫星地面便携设备提供了一种新颖的天线结构及组阵方式。 展开更多
关键词 螺旋天线 仰角 增益 相控阵 卫星通信 薄膜
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基于虚拟坐标的低轨卫星缓存部署策略
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作者 张泰 杜书 陈少磊 《计算机科学》 北大核心 2025年第11期289-297,共9页
在高速发展的卫星通信网络领域,海量内容分发的高效性与资源利用率之间存在矛盾。对此,研究者提出了基于信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)的网内缓存技术,以提高内容获取的即时性。然而,由于低轨卫星节点资源承载能力... 在高速发展的卫星通信网络领域,海量内容分发的高效性与资源利用率之间存在矛盾。对此,研究者提出了基于信息中心网络(Information-Centric Networking,ICN)的网内缓存技术,以提高内容获取的即时性。然而,由于低轨卫星节点资源承载能力有限且面临能耗问题,传统方法难以实现缓存部署的最优化。为攻克这一难题,设计了基于虚拟坐标的低轨卫星缓存节点部署策略。该策略首先从实际需求着手,按照地面用户的内容请求密度进行区域划分,从而精准确定缓存需求热点。接着,引入虚拟坐标系,采用层级映射的方式,将复杂的空间关系转换为易于处理的数学模型。在此基础上,运用加权聚类算法对缓存节点的布局进行优化,实现了卫星网络中缓存资源的合理配置。实验结果表明,该策略能够有效降低用户通过卫星网络获取内容的时延,在提升整体性能方面具有显著优势,并且在能耗方面实现降低了15%以上。在电网应急等关键领域,该策略通过预先缓存关键的紧急信息,在通信中断时支持快速命令交付和修复。这种方法可以优化供电可靠性,对维护社会稳定大有裨益,应用前景广阔。在电网发生故障时,预缓存的应急信息可实现快速响应和恢复工作,最大限度地减少对社会的影响。此外,由于提高了内容访问速度并降低了能耗,这一策略成为卫星通信网络领域的宝贵财富。 展开更多
关键词 卫星网络 信息网络 虚拟坐标系 缓存节点部署 电网应急场景
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基于区域流量负载分流的低轨卫星路由策略
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作者 张瀚阅 蒋成洋 +2 位作者 孔槐聪 林志 韩略 《电讯技术》 北大核心 2025年第8期1265-1273,共9页
随着低轨卫星网络所承载的业务量持续提升,现有的路由策略已经逐渐无法满足高负载情况下的网络性能要求。针对这个问题,提出了一种基于区域流量负载分流的低轨卫星路由算法(Regional-Traffic-Load-detour Load Balancing Routing,RTLBR)... 随着低轨卫星网络所承载的业务量持续提升,现有的路由策略已经逐渐无法满足高负载情况下的网络性能要求。针对这个问题,提出了一种基于区域流量负载分流的低轨卫星路由算法(Regional-Traffic-Load-detour Load Balancing Routing,RTLBR),从而提升网络在高负载情况下的性能。首先,通过引入区域流量负载的概念,在路径预计算中依据区域整体负载情况控制数据转移概率实现逐跳分流。其次,在实际传输过程中采用交通灯策略评估具体链路的实时负载情况,并根据灯色调整分流比例,进一步提升算法应对突发性拥塞的能力。通过系统工具包(Systems Tool Kit,STK)实现场景建模仿真后发现,相比传统算法,RTLBR在网络流量为94 Tb/天的高负载情况下,不仅将丢包率和平均端到端时延缩小到了9.1%和117.2 ms,同时还将流量分布指数提升至了0.863,获得了更好的负载均衡效果,为低轨卫星网络高负载情况下的拥塞回避提供了技术支撑。 展开更多
关键词 卫星网络 负载均衡 路由算法 区域流量负载
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一种面向低轨卫星网络的高效无证书身份认证方案 被引量:2
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作者 张毅 吴奇 +1 位作者 周霜霜 贾梦朝 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第10期3151-3155,共5页
针对现有低轨卫星网络认证方案采用集中认证方式存在认证时延大和采用复杂的双线性映射存在计算开销大的问题,引入无证书认证模型,在Gayathri方案的基础上;设计了一种高效无证书认证方案。该方案将用户的公钥和真实身份统一起来,使得认... 针对现有低轨卫星网络认证方案采用集中认证方式存在认证时延大和采用复杂的双线性映射存在计算开销大的问题,引入无证书认证模型,在Gayathri方案的基础上;设计了一种高效无证书认证方案。该方案将用户的公钥和真实身份统一起来,使得认证过程中不需要第三方参与,降低了认证时延;通过椭圆曲线上少量点乘和点加运算构建认证消息,避免使用双线性映射,降低了计算开销;并在随机预言模型下,基于椭圆曲线离散数学对问题假设,对其安全性进行了证明。最后,通过实验仿真,与现有低轨卫星身份认证方案相比,所提方案的认证时延、计算开销和通信开销较低。 展开更多
关键词 卫星网络 身份认证 无证书 随机预言模型
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基于SDN架构的NFV技术在低轨卫星网络中的应用 被引量:5
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作者 侯筠仪 赵黎晔 +2 位作者 申景诗 冯飞 王韶波 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期89-96,共8页
针对当前卫星网络通信业务需求复杂、星上设备对多业务兼容性差的问题,提出了一种面向低轨卫星网络的软件定义网络(SDN)架构。该架构设计了以星间链路为基础的虚拟化数据平面和多控制器的分布式控制平面,具有高度灵活和可编程的特性。... 针对当前卫星网络通信业务需求复杂、星上设备对多业务兼容性差的问题,提出了一种面向低轨卫星网络的软件定义网络(SDN)架构。该架构设计了以星间链路为基础的虚拟化数据平面和多控制器的分布式控制平面,具有高度灵活和可编程的特性。通过网络功能虚拟化(NFV)技术实现了数据平面虚拟化和集群化控制器的功能分割,给出了架构实现的关键技术方案,使其能够实现数据传递的高效动态分配。最后仿真验证了在快速路由重构方面,该SDN卫星网络架构相较于传统卫星网络,在反向缝场景下全网平均网络查询时延更为稳定,且平均时延缩短了82.4%,进一步验证了其控制器数量选择的科学性,体现了该SDN卫星网络架构的先进性。 展开更多
关键词 卫星网络 卫星通信 软件定义网络 网络功能虚拟化 控制器集群
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一种集成网络编码的低轨卫星网络多径路由方法 被引量:8
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作者 杨林 郑刚 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期950-955,共6页
针对星际链路的时变性、不可靠性和间断性连接的特点使得在低轨卫星网络中应用多径路由技术产生报文乱序和报文丢失现象,提出一种集成网络编码的多径路由方法。理论分析表明,在同等多路径数目和报文丢失率条件下达到相等的报文投递率,... 针对星际链路的时变性、不可靠性和间断性连接的特点使得在低轨卫星网络中应用多径路由技术产生报文乱序和报文丢失现象,提出一种集成网络编码的多径路由方法。理论分析表明,在同等多路径数目和报文丢失率条件下达到相等的报文投递率,该方法的传输性能优于传统的多径路由方法。通过扩展ns-2软件并进行仿真实验,比较2种方法在不同的多路径数目、冗余因子和链路报文丢失率条件下的报文投递性能,仿真结果验证了理论分析的正确性,表明采用该方法可显著提高多径路由传输的可靠性,节省星上通信资源并在一定报文丢失范围内提升多径路由的容错能力。 展开更多
关键词 卫星网络 网络编码 多径路由 可靠性
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DTN辅助的低轨卫星网络路由技术 被引量:1
17
作者 张培颖 王超 吴胜 《中兴通讯技术》 2021年第5期23-27,共5页
对具有代表性的延迟/中断容忍网络(DTN)的路由算法以及低轨(LEO)卫星网络路由算法进行了全面的回顾,并总结现有算法主要的技术特点及局限性。为应对LEO卫星网络通信中的长时延、星地链路频繁中断和卫星存储能力受限等情况,提出一种基于... 对具有代表性的延迟/中断容忍网络(DTN)的路由算法以及低轨(LEO)卫星网络路由算法进行了全面的回顾,并总结现有算法主要的技术特点及局限性。为应对LEO卫星网络通信中的长时延、星地链路频繁中断和卫星存储能力受限等情况,提出一种基于DTN的LEO卫星网络路由技术。该技术能够充分利用LEO卫星的管理能力,在出现通信链路中断、链路时延过高等状况时,动态调整路由策略。这使LEO卫星网络一定的自主性、拥塞控制与抗毁能力,从而保证数据信息的正常通信。 展开更多
关键词 延迟/中断容忍网络 卫星网络 自主路由技术 拥塞控制 抗毁能力
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低树代价的低轨卫星网络组播算法
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作者 程连贞 张军 刘凯 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期821-825,共5页
为了解决低轨卫星网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权核心群合并共享树(w-CCST)算法.CCST算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法.在... 为了解决低轨卫星网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权核心群合并共享树(w-CCST)算法.CCST算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法.在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而大大提高了网络带宽利用率.在w-CCST算法中,通过调整加权因子可以适度增大树代价、降低端到端传播时延,以支持某些时延性能要求严格的实时业务.仿真结果说明,CCST算法的树代价性能比其它算法有显著改善,w-CCST算法的端到端传播时延性能好于CCST算法. 展开更多
关键词 卫星网络 组播 共享树 选核
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一种基于容器的低轨卫星网络协议测试床 被引量:5
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作者 潘恬 李星辰 +3 位作者 薛文浩 边子政 黄韬 刘韵洁 《计算机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2029-2046,共18页
近年来,以SpaceX为代表的商业航天公司提出了多个超大规模低轨卫星星座组网计划.卫星路由器是构建卫星互联网的关键基础设施.考虑到卫星路由器高昂的研制和发射成本,在卫星发射之前预先在地面上做好卫星星座的组网仿真和半实物接入验证... 近年来,以SpaceX为代表的商业航天公司提出了多个超大规模低轨卫星星座组网计划.卫星路由器是构建卫星互联网的关键基础设施.考虑到卫星路由器高昂的研制和发射成本,在卫星发射之前预先在地面上做好卫星星座的组网仿真和半实物接入验证具有重要意义.相比传统地面网络的仿真验证,卫星星座组网仿真面临高动态拓扑、超大组网规模、真实流量承载仿真以及半实物接入验证等需求和挑战.目前已知的地面网络通用仿真工具(如QualNet、NS2/NS3、OPNET、Mininet)均无法同时满足上述仿真要求,实现对超大规模动态卫星网络节点的真实协议栈验证.我们针对以上需求,吸收离散事件模拟和虚拟化仿真的思想,以容器为载体,设计并实现了一种低轨卫星网络协议测试床.在控制平面,系统基于卫星星座的数学建模,在内部时钟节拍驱动下生成链路通断的离散事件,精确描述星座拓扑的规律变化.在数据平面,系统使用Docker容器实现卫星和地面终端,使用Linux虚拟网络设备实现星间和星地链路,并基于隧道协议实现系统的分布式部署和半实物仿真,使其具备优秀的横向扩容能力,从而解决超大组网规模下的单机仿真性能瓶颈.为了充分挖掘多核处理器的计算潜力,系统基于多线程对仿真过程中产生的大量离散仿真事件进行高并发调度.实验结果显示,在多核处理器主机上,该仿真测试床能够同时运行3276个网络节点并承载1.6 Gbps的真实流量.与单线程实现比较,多线程的任务并发处理机制使得CPU利用率提高了45%,仿真场景创建时间缩短了56%. 展开更多
关键词 卫星网络 容器 虚拟网络设备 拓扑变化 多线程 分布式部署 半实物仿真 数字孪生
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基于5G上下行解耦架构的服务轨道交通低轨卫星网络性能分析 被引量:6
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作者 朱昂立 方旭明 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期80-86,共7页
随着通信技术的发展,卫星通信特别是低轨(LEO)卫星通信将成为下一代移动通信系统的重要组成部分。此外,随着具有全面感知、传输可靠、智能处理的智能交通通信技术的兴起,基于LEO卫星网络的智能交通通信网络能有效解决智能交通领域特别... 随着通信技术的发展,卫星通信特别是低轨(LEO)卫星通信将成为下一代移动通信系统的重要组成部分。此外,随着具有全面感知、传输可靠、智能处理的智能交通通信技术的兴起,基于LEO卫星网络的智能交通通信网络能有效解决智能交通领域特别是高铁高速移动性导致的通信质量下降问题,通过卫星下行链路的大区域覆盖可减少部分链路的切换次数,提升通信链路的可靠性,同时弥补部分地面通信系统特殊情况下容量不足的缺点。然而,虽然LEO卫星网络有覆盖范围大、吞吐量高、功能性强的特点,但由于卫星位置较高,受时延和功率的限制,地面移动用户较难受益于LEO卫星网络。为解决这一难题,提出在地面通信网络与LEO卫星网络混合组网场景中使用5G标准提出的上下行解耦技术,即地面移动用户上行通过地面基站传输,下行通过卫星传输。利用LEO卫星提供的高频谱、大覆盖服务,可以高效提高系统吞吐量与可靠性,同时满足终端设备的时延和功耗要求。通过建立模型比较解耦架构与非解耦架构下的排队时延和切换失败概率,分析比较两种架构的性能。仿真结果表明,解耦系统在业务高峰时段具有明显的性能优势。 展开更多
关键词 卫星网络 道交通 上下行解耦 性能分析
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