复杂星间链路网络规划评估方法

为确保以导航星座星间链路为代表的复杂星间链路的运行服务效果,在使用网络建链拓扑、路由规划参数前,应对其正确性和有效性进行评估确认.本文提出了对复杂星间链路网络规划进行参数正确性快速评估和业务服务性能评估的分级评估方法.第一级评估实现网络规划结果正确性的快速判断,涵盖了场景要素符合性、节点特性符合性、测量业务约束满足性、数传性能满足性等多维度综合化快速验证评估.第二级实现网络规划结果有效性的进一步确认,构建由星间网络行为模型和数据接入模型组成的星间链路网络仿真系统,基于星间数据传输和处理的加速仿真,统计建链数量和数据包传输性能并与业务服务指标比对,完成业务服务性能仿真评估.经对导航星座星间链路典型业务场景的两级评估结果的比对,验证了分级评估方法的有效性.     

星间链路自由空间传播衰减的分析

星间链路中,由于卫星相对位置的变化,信号传播的距离是时变的,所以自由空间传播衰减也是时变的.从星间链路空间参数出发研究星间链路的链路长度,并分析了其周期性的特性,得出了星间链路自由空间传播衰减的变化规律.从链路距离、接收功率、载噪比、误码率四个方面对星间链路进行仿真分析,仿真的结果与理论分析相一致.     

Ka 频段星间链路干扰强度及可行性分析

星间链路是通信卫星网络、中继卫星网络的重要组成部分,其面临的干扰主要来自地面,因此,星间链路需要能够避免来自地面的有意或无意干扰,从而能够保证整个卫星系统的稳健运行。从目前研究现状来看:Ka频段可作为下一代星间链路重要的可选频段之一。传统观点认为Ka频段由于频点高,空间损耗大,穿透大气层时衰减严重,因此,地面上的Ka频段信号对星间链路几乎没有干扰。本研究从干扰源所处位置、干扰类型等方面分析了星间链路可能受干扰的各种情况,并在大功率干扰源性能及发展趋势调研基础上,定量研究对星间链路实施干扰的可行性,指出Ka频段星间链路依然可能受到地面干扰的威胁,并分析强对抗情况下星间链路可能面临的抗干扰指标需求。相关研究成果对于星间链路的研制建设具有一定参考意义。     

基于卫星协作的空间信息传输技术研究综述

随着人们对空间信息高速传输的需求与日俱增,基于卫星协作的空间通信网络被广泛用于远洋通信、紧急救援、航天器跟踪、深空探测等领域。针对网络结构复杂、拓扑动态、传输质量不稳定等特性,以及由此产生的传输时延长、误码率高、连通性差等问题,从网络架构、协作策略、工作频段等3个方面对基于卫星协作的空间信息传输技术进行了研究与展望。从网络架构来看,未来空间通信网络正逐渐走向多层立体化网络,结构将向更为灵活的空间自组织网状网络结构演变;从网络构成要素来看,具有星间链路和星上处理功能的协作卫星将日益成为未来空间通信网络的最基本且最重要的构成要素。同时,通过分析不同的协作策略以及工作频段可以看出：基于高频段的空间信息自适应传输及跨层联合优化将会成为保障空间信息可靠有效传输的主要手段,也将是实现未来空天地一体化通信的重要技术途径。     

地面大功率干扰源对导航星座星间链路的干扰分析

为了定量分析地面大功率干扰源对导航星座星间链路的影响程度,提出单星干扰解析模型,通过等效载噪比定量描述干扰强度,通过测距误差和通信误码率衡量干扰对单颗导航卫星的影响。根据导航星间链路的工作特点,对卫星受干扰导致整星座星地联合定轨及星间转发通信功能异常的原理进行分析。研究结果表明:星间链路系统具有较强的抗地面干扰的能力,地面单个大功率干扰源对星地联合定轨精度的影响小于厘米级,对星间转发通信的影响仅为部分卫星的链路传输代价增加以及直接干扰卫星一段时间内的通信异常。     

混合TCP：RFID阅读器网络中的TCP方案

为提高RFID阅读器网络中移动阅读器数据传输的效率和节省其传输能量,提出了一个新的适合RFID阅读器网络的传输方案H-TCP。针对阅读器网络中的无线链路和有线链路,采用混合TCP链接传输。并针对RFID阅读器网络传输的数据以短数据包为主,以及CSMA/CA的单连接数据传输特性,在无线链路数据链路层采用ASR-ARQ,并在其传输层采用增强的慢启动策略,充分利用了无线链路的有限带宽,大大提高了TCP吞吐量和节省了移动阅读器的传输能量。     

一种考虑异常中断的导航星座星间链路路由改进算法

为解决导航星座星间链路异常中断时的路由问题,提出一种考虑链路异常状态的路由改进算法。通过导航星座特有的星间测距信息进行链路异常检测与识别,根据检测出的链路异常状态对K短路径路由算法进行改进。对改进算法与K短路径算法及泛洪策略进行比较分析,研究结果表明:在处理链路异常中断时,改进算法比泛洪策略增加的额外链路负担更小,时效性更高;而在链路传输时延及链路切换次数上改进算法与K短路径算法相当。     

基于环带波束天线的星间链路设计仿真

在卫星装备有环带波束天线的前提下,设计了由这类卫星构成的Walker星座内的星间链路,并对该星间链路的基本几何属性进行了仿真,证明了这类星间链路可以很好的解决卫星间天线对准的问题.首先,对环带波束天线、星间链路进行了简要的介绍,主要通过几何模型与几何参数方程的方式进行介绍和说明.其次,对于环带波束天线应用在星间链路中的可能性以及优越性进行了阐述,并且在特定的卫星星座当中,对这类星间链路中的卫星天线指向问题进行了仿真,从几何方面证明了该类环带波束天线使得卫星之间永久可视.再次,通过仿真结果中的链路俯仰角、链路距离等提出这一类天线的覆盖范围要求.最后,建立了具有环带波束天线卫星的Walker星座中的链路拓扑结构.     

车联网中基于深度强化学习的高可靠资源分配算法

针对车联网环境下用户通信质量下降以及频谱资源紧张导致车辆与车辆（vehicle to vehicle,V2V）链路的关键信息传输难以满足高可靠性通信需求的问题,提出了一种基于深度强化学习（deep reinforcement learning,DRL）的高可靠资源分配算法。考虑干扰、传输时延和有效传输概率等约束条件,构建了车联网的可靠性保障优化问题;为了进一步保障V2V链路关键信息传输的可靠性,设计了压缩网络来压缩环境状态信息;根据可靠性保障优化问题设计了相应的奖励函数,并基于双深度Q网络（double deep Q-network,DDQN）设计了一种智能资源分配策略。仿真结果表明,所提算法能有效提高车联网的总速率,实现V2V链路关键信息的高可靠传输。     

导航星座网络路由算法研究

导航星座网络具有拓扑动态变化,物理链路间断可用,时延较长,信道误码率较大,以及星间链路资源与星上处理资源有限等特点.在导航星座网络中,实际传输的数据流量种类多样,且往往分布不均.其链路调度一般都是事先规划好的,具有可预测性和周期性,相较一般的卫星通信网络,具有更强的规律性.如何应对导航星座网络中的各种问题并利用导航星座网络的独特特性,实现数据的高效传输,选用合适的路由算法十分关键.目前,针对卫星网络的路由算法多数基于通信卫星星座来开展研究,针对带有指向性天线分时隙通信的导航星座网络的算法不太多,对已提出的几种具有代表性的空间路由算法进行分析,并选取最短时延下最少跳数路由和连接图路由进行重点研究,通过OPNET(Optimized Network Engineering Tool)对路由机制的性能进行仿真评估,得出有关导航星座网络中路由算法的适用性准则,为导航星座网络中路由算法的设计和选用提供参考.