面向5G-Advanced和6G的星基移动通信
网络标准技术研究
徐珉1,2
（1.北京联想软件有限公司，北京 100094；
2.联想研究院，北京 100094）
【摘 要】面向5G-Advanced和6G的天地一体化组网需求，移动通信标准组织开展了星基移动通信网络的架构和协议研究，呈现出支持任意网络功能实体上星的技术趋势。归纳了3GPP和ITU的标准演进路线，基于该路线提出了面向5G-Advanced星载基站架构的接口协议、移动性管理和存储转发技术，以及面向6G星载核心网的卫星信息管理功能及服务流程。所提方案分别为未来移动通信中的星载接入网和星载核心网提供了具有3GPP标准前景的架构、协议和流程参考，加速星基以及天地一体化移动通信网络的标准化和产业化。
【关键词】星基移动通信网络；5G-Advanced；6G；标准技术；3GPP
☞面向5G-Advanced和6G的星基移动通信网络标准技术研究
大规模低轨卫星互联网传输层关键技术
研究与展望
张孟旸1，马婷2，刘晓宇1，张子天3，周海波1
（1.南京大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210023；
2.南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094；
3.浙江工商大学信息与电子工程学院，浙江 杭州 310018）
【摘 要】随着卫星技术的发展，低轨卫星网络因其低成本、高容量、低时延等优势正在被越来越多的组织采用，如OneWeb、SpaceX等。低轨卫星网络不仅能够提供全覆盖的服务，甚至还能在超远距离数据传输中实现比地面网络更低的延迟。随着卫星星座技术的逐渐成熟，大规模低轨卫星互联网有望为全球用户提供无缝高速互联网接入。在大规模低轨卫星互联网中，传输层协议对于提供高可靠、低延迟的通信服务至关重要。然而，大规模低轨卫星网络的高误码率、星地切换以及频繁的网络拓扑变化等特点，使得传统地面网络传输协议难以满足大规模卫星互联网服务质量要求。因此，开发适用于大规模低轨卫星互联网的新型传输协议机制势在必行。针对大规模低轨卫星互联网新特征与传输服务需求，从传输层协议、拥塞控制算法、传输层编码技术以及多路径传输协议等多个方面，探讨了大规模低轨卫星网络下传输层关键技术发展，分析了当前大规模低轨卫星互联网传输服务面临的主要挑战。将为大规模低轨卫星互联网传输层关键技术的研究提供一定的发展思路与技术参考。
【关键词】大规模低轨卫星网络；传输层协议；拥塞控制；多路径
业务驱动卫星网络资源弹性调度策略综述
李佳豪1，吴畏虹1，刘江1,2，刘韵洁1,2
（1.北京邮电大学，北京 100876；
2.紫金山实验室，江苏 南京 211111）
【摘 要】卫星互联网作为未来关键的通信基础设施之一，面对日益增长的通信需求和多样化的业务场景，资源调度策略的优化显得尤为关键。然而，当前卫星网络建设体制尚未充分考虑业务特性，缺乏基于业务优先级和特定条件下资源分配的智能化机制，难以在资源调度中充分感知和响应不同业务的需求。因此，针对卫星互联网中考虑业务特性下的资源调度的关键问题，展开调研和综述。首先，调研了卫星网络资源评估方法。然后，针对卫星网络资源调度策略，总结了三类调度策略。最后，总结了天地一体化网络在不同场景下的资源调度策略。
【关键词】业务驱动；卫星网络；资源弹性调度
基站对低空无人机通感算一体化应用组网研究
赵川斌1,2，罗宏亮1，高飞飞1
（1.清华大学自动化系，北京 100084；
2.中国电信股份有限公司四川分公司，四川 成都 610000）
【摘 要】基站对低空无人机的通信感知算力一体化是6G通信系统的重要技术之一，其应用场景、基站组网、以及网络架构对工程落地至关重要。首先详细分析了通信感知一体化技术及在无人机上的应用及关键性能指标。其次，提出了针对无人机应用的四种多基站协同组网模式和相应的解决方案建议。最后，对核心网络架构功能、多站多模态多终端感知、以及移动边缘计算等关键技术进行了分析，为未来低空经济的规模发展和6G演进提供有益参考。
【关键词】无人机；多基站协同；通信感知算力一体化；移动边缘计算
面向星地一体化网络的频谱共享方法研究
付降寅，郭庆
（哈尔滨工业大学电子与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）
【摘 要】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。
【关键词】星地一体化网络；频谱共享；资源管理
基于虚拟星座的卫星网络切片与路由策略研究
王登昊，蒋佳亦，王俊涵，许都，章小宁
（电子科技大学信息与通信工程学院，四川 成都 611731）
【摘 要】现有的大规模卫星网络由于具有节点密度高、拓扑动态性强、星间切换频繁等特点，难以保障承载业务的QoS。为解决这一问题，提出一种基于虚拟星座的拓扑控制策略，通过抽象卫星的相对位置关系构建全覆盖的静态虚拟星座网络，解决动态拓扑管理问题并简化星间切换流程。在此基础上，提出针对不同业务类型的虚拟网络切片构建方案，实现网络资源的按需分配和定制化管理。同时，针对切片网络中的虚拟路径，采用改进的动态映射算法规划物理网络的星间路由，保障多样化业务的端到端QoS要求。仿真结果表明，与其他路由算法相比，所提出的算法在求解时间、端到端时延以及丢包率等方面均有显著提升，在面对海量业务时表现出更好的稳定性与均衡性。
【关键词】虚拟星座；网络切片；动态映射；服务质量保证
空天地海一体化网络中面向优先级保障的网络切片
韩欢，刘伟，杨惠婷
（西安电子科技大学，陕西 西安 710000）
【摘 要】空天地海一体化网络在全球无缝覆盖方面发挥着重要作用，其承载的任务包括常规任务和紧急任务，不同的任务具有不同优先级。基于多功能时间扩展图，建立任务优先级、服务功能链、通信、存储和计算资源的耦合约束，并提出了NS-GP算法。NS-GP算法联合优化VNF部署和路由策略，使得合理分配网络资源保障高优先级任务的同时，尽可能多得完成低优先级任务。仿真结果表明，所提出的NS-GP算法优于固定VNF部署算法。
【关键词】空天地海一体化网络；任务优先级；网络切片；多功能时间扩展图
面向空天地一体化网络的抗干扰技术研究
张雪菲1，何瑞懋1，夏宇1，崔琪楣1,2
（1.北京邮电大学移动互联网安全技术国家工程研究中心，北京 100876；
2.鹏城实验室，广东 深圳 518055）
【摘 要】空天地一体化网络是实现全域通信和提供网络互联互通服务需求的重要基础设施之一。在未来的强对抗干扰环境中，确保其数据传输的有效性与可靠性对于维护国家安全具有重要意义。针对空天地一体化网络的对抗性的环境特点，探讨了在时频域和空域实现抗干扰的潜在应用与关键技术，并提出了对空天地一体化网络的综合思考。最后展望未来，以期为后续研究和实际应用提供方向性指导。
【关键词】空天地一体化网络；时频域；空域；抗干扰技术
基于队列稳定性的卫星安全波束成形算法
赖海光1，郑成辉1，石锋1，徐林1，魏武1，季铭仪2
（1.南京控维通信科技有限公司，江苏 南京 211135；
2.南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏 南京 210003）
【摘 要】针对频谱共享且存在受窃听风险的空天地一体化网络，提出了一种基于窃听者非完美信道状态信息的鲁棒安全波束成形方法。首先，在卫星、无人机和基站均采用多播技术服务地球站和地面用户，且实现频谱资源共享的情况下，建立长期平均功耗的最小化为目标，用户服务质量、窃听概率、发送功率预算和数据队列稳定性为约束条件的联合优化问题；其次，为了解决长期平均约束，利用李雅普诺夫优化技术将随机优化问题转化为每个时隙的惩罚发送功率最小化问题，并提出了一种迭代算法，结合伯恩斯坦不等式和连续凸逼近算法，以获取波束成形权向量以实现空天地一体化网络的安全可靠传输。最后，仿真结果证实了提出的方案可以显著提高保密性能，同时在功耗和队列稳定性之间取得良好的折中。
【关键词】空天地一体化网络；波束成形；物理层安全；非完美信道状态信息
密集低轨星座启发式星间路由算法设计
杨敬文1，张保庆2，孟维晓1
（1.哈尔滨工业大学电子与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；
2.北京电子系统工程研究所，北京 100084）
【摘 要】星间链路决定了整个密集低轨星座的通信性能，而基于链路连通性的路由算法发挥着不可替代的重要作用。为提高星间链路通信性能，基于Python程序语言设计了一种启发式星间路由算法，在路径带宽和最大容忍时延的双约束条件下，对路径开销与端到端时延的混合参数进行统筹优化。将遗传算法与蚁群算法动态融合，加速全局最优收敛过程、增强算法的稳定性。最后，通过星链星座参数实例进行了仿真，仿真结果验证了所提启发式星间路由算法的优越性。
【关键词】密集低轨星座；星间链路；卫星通信；多约束优化；启发式星间路由算法
无人机空地网络算力资源预测与分配联合算法研究
李书缘1，张敏2，曾凡喾2，高月红1
（1.北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876；
2.武汉船舶通信研究所信息平台事业部，湖北 武汉 430205）
【摘 要】无人机空地网络相较于地基网络可以显著提高网络覆盖率。空地网络动态性强、拓扑变化复杂，传统的算力资源分配算法已无法满足网络需求。针对上述问题，提出了一种基于数字孪生技术和多智能体强化学习的算力需求预测与动态资源分配联合算法，首先建立无人机空地网络模型，之后搭建其数字孪生网络并基于长短时记忆网络预测网络算力需求，最后基于多智能体强化学习算法实现算力资源的动态分配。仿真结果表明，所提算法可以有效改善网络性能。
【关键词】无人机空地网络；长短时记忆网络；多智能体强化学习；数字孪生
空天地海一体化网络边缘计算的资源管理研究
武燕燕，吴松
（中国移动通信有限公司研究院星地融合技术研究所，北京 100053）
【摘 要】通过天基网络、空基网络、地基网络和海基网络的优势互补形成的空天地海一体化网络是下一代移动通信系统的关键，能够实现全球域的泛在连接。多层异构的空天地海一体化网络与多接入边缘计算技术的联合使用，能够为用户提供各种服务的支持。首先提出了空天地海一体化网络架构，概述了该架构的优势以及该架构下移动边缘计算面临的关键技术挑战。然后，详细阐述了基于多接入边缘计算、双层调度多平台协作和人工智能的资源管理方案的分布式计算架构以及实施流程。最后，对未来空天地海一体化网络中资源管理以及多接入边缘计算的发展趋势进行了分析和展望。
【关键词】空天地海一体化网络；多接入边缘计算；资源管理；人工智能
基于PM算法的星间协作计算卸载和任务迁移
宁辛，徐飞，刘双煜，申奥祥
（西安工业大学计算机科学与工程学院，陕西 西安 710021）
【摘 要】天地一体化网络中，LEO高机动性无法维持完整且稳定的数据传输通信链路，用户服务质量较差。因此，提出一种基于DRL的星间协作计算方法，通过终端用户和LEO卫星之间的计算卸载和LEO之间的任务迁移，最小化系统加权总能耗、总时延。此外，针对多智能体深度确定性策略梯度算法高维动作空间、复杂状态空间以及训练时的不稳定性，利用优先经验回放机制对其进行改进，提出协作优先经验回放迁移算法，加速收敛性能。仿真结果验证了协作算法的有效性，并且与多智能体双延迟深度确定性策略梯度算法、随机算法和本地计算算法相比，所采用的算法能有效降低系统总成本。
【关键词】天地一体化网络；低地球轨道卫星；深度强化学习；星间协作
空天地网络中基于异质图学习的协同覆盖方法
高成，胡博，韩婷
（北京邮电大学网络与交换技术全国重点实验室，北京 100876）
【摘 要】空天地网络是6G移动通信的重要发展方向，天基网络、空基网络和地面网络的融合组网可实现全球广域覆盖和泛在通信服务。当低轨卫星和高空平台网络协同覆盖时，基于距离、仰角等加权的接入选择算法会导致部分网络节点负载过高，用户通信质量下降。因此提出一种基于异质图学习的协同覆盖方法，构建异质图对网络节点、终端设备、以及节点与设备间关联信息进行表征，设计异质图深度强化学习模型，通过消息传递与聚合机制提取空天地网络的拓扑信息和隐式特征信息，将协同覆盖问题转化为求解异质图中节点间边的连接概率。搭建空天地网络仿真环境，在不同用户规模的场景下测试表明，所提协同覆盖算法能够快速收敛，降低了网络平均负载，提升了用户通信速率。
【关键词】空天地网络；协同覆盖；异质图学习
巨型LEO星座的时不变拓扑与航点路由设计
李公顺，陈睿，吴炜，王文鼐
（南京邮电大学，江苏 南京 210003）
【摘 要】LEO卫星网是6G空地一体通信的重要组成部分，在带来低成本广覆盖等应用优势的同时，面临高动态和快切换等技术挑战。虽然卫星规律运动，星座图时变性也有章可循，但天基网的规模远高于地面网，不能简单延用因特网现有路由技术。综合应用快照变换和虚拟节点法，以卫星及星际链路为参考系，通过3步位置变换和极区收缩处理，得到巨型LEO星座的时不变拓扑，证明完全格网的适用性，并应用航点路由机制设计了本地卫星固定式路由算法，进一步给出了格网星座与循环图的同构性以及结构优化的探索方向。
【关键词】LEO星座；天基网络；参照系；格网拓扑；航点路由
手机直连卫星：Starlink面向存量手机的通信能力分析
丁建瑞，张博嘉，范皓年，吕国成
（北京大学电子学院，北京 100871）
【摘 要】手机直连卫星技术，因其不依赖专用终端和地面蜂窝网络，可在地面网络无覆盖区域实现普通用户接入，对于实现空天地网络一体化覆盖具有重要意义。以Starlink手机直连卫星测试通信速率突破纪录为契机，对Starlink面向存量手机的通信能力进行分析。针对其卫星平台Starlink V2-mini-DTC，探讨其星上处理、星间链路和波束可操作性等特性；通过链路计算，重点分析其下行链路的通信能力，尤其是天线品质因数与等效全向输出功率等关键参数带来的影响；并与其他典型手机直连卫星系统进行对比，评估Starlink系统的优势与局限。
【关键词】非地面网络；手机直连卫星；链路计算
海上无线SDMA接入的波束指向切换技术研究
何豆1，孙恩昌1,2，杨睿哲1，张一3
（1.北京工业大学信息科学技术学院，北京 100124；
2.北京工业大学北京-都柏林国际学院，北京 100124；
3.中国星网网络应用有限公司，重庆 401123）
【摘 要】针对海上用户稀疏且呈现独立动态小型局域网分布特点的通信场景，提出了一种基于相控阵天线的海上无线通信系统，其反向链路基于中心站相控阵天线单个点波束动态波束指向切换实现小站在特定空间方向的波束覆盖，从而实现SDMA接入，具有覆盖范围广、组网灵活等特点，适合于海上动态稀疏的通信场景。主要研究了实现SDMA接入的波束指向切换技术，提出了基于位置信息和时隙分配的波束指向切换方法，该方法根据中心站和小站的实时位置信息解算出波束指向信息并在每个时隙的起始时刻调整波束指向。基于系统级现场可编程门阵列芯片实现了该方法，并通过测试证明了基于位置信息可实现点波束指向对准，且所提方法可在1 μs内完成波束指向切换并实现多路高速业务同时回传。
【关键词】相控阵天线；点波束；SDMA；位置信息；SoC FPGA
基于无蜂窝通感一体化系统的无人机轨迹优化
崔世林，薛婉雨，李佳珉
（东南大学移动通信国家重点实验室，江苏 南京 210096）
【摘 要】无人机辅助的下一代通信网络的研究受到了广泛关注。得益于无人机的高机动性和宽广的覆盖范围，学者们将通信感知一体化技术应用于无人机的研究富有兴趣。然而，在涉及无人机通感一体化系统的轨迹优化时，多数研究者基于蜂窝网络架构，在无人机飞行中不可避免会受到小区边界和小区切换问题。同时，多数研究者采取简化的通信模型，忽略了感知信号对通信信号的干扰。因此基于无人机通感一体化系统，采用无蜂窝网络架构，使用深度确定性算法求解无人机轨迹优化问题，以最小化感知目标位置的克拉美罗下界，同时保证了存在感知信号干扰的上行通信速率。通过仿真验证了所提通信模型和感知模型，并验证了深度确定性算法的收敛性能，给出了优化后的无人机飞行轨迹及对应的感知性能和通信性能变化。
【关键词】无蜂窝；通感一体；无人机；轨迹优化
面向空天地海一体化的精准定向
智慧泛在服务研究综述
张海洋1，曾欣怡2，纪占林3，潘昱杉1，王皓4
（1.西交利物浦大学，江苏 苏州 215123；
2.华北理工大学，河北 唐山 063210；
3.浙江农林大学，浙江 杭州 311300；
4.西安电子科技大学，陕西 西安 710071）
【摘 要】下一代网络具有大规模、动态性、实时性和个性化的特点，为广域空间范围内的各种网络潜在应用提供了泛在、智能、协同和高效的信息保障基础设施。从精准定向、智慧泛在应用服务的角度对空天地海一体化网络进行了全面的综述。首先，分析了空天地海一体化网络的总体愿景，包括通过空基、天基、地基和海基网络融合，按需实现各潜在应用场景的智慧泛在服务。随后，对面向智慧泛在的现有技术作了全面的调查，并讨论了当下优势与发展方向，包括异构网络一体融合技术、基于精准定向、智慧泛在的端到端质量保障技术等。最后，对空天地海一体化网络面临的一些挑战与未来的研究方向进行了讨论和展望。
【关键词】空天地海一体化；智慧泛在服务；网络技术；异构网络融合
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