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赵永利,马壮壮,井音吉,等. 高动态卫星激光组网关键技术研究[J]. 光通信技术,2021,45(8):8-13.

高动态卫星激光组网关键技术研究

赵永利,马壮壮,井音吉,李 鑫,王 伟,张 杰

(北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876)

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摘要:激光通信凭借其在传输距离、传输容量、保密性和抗干扰性等方面的优势,将成为未来卫星通信,尤其是星间通信的重要技术手段。然而,受到卫星高速度移动等因素的制约,基于激光链路进行高动态卫星激光组网将面临一系列关键技术挑战。综述了卫星激光通信技术的发展现状,介绍了软件定义卫星激光网络的架构,分析了高动态卫星激光组网关键技术,最后对卫星激光组网技术发展方向进行了展望。

关键词:卫星激光网络;高动态;软件定义卫星网络

中图分类号:TN929.12 文献标志码:文章编号:1002-5561(2021)08-0008-06

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.08.002

0 引言
      近年来,卫星网络建设浪潮席卷全球,世界各国都在加快卫星网络的部署并争相突破卫星网络中的关键技术,同时争夺空间频率、卫星轨道等资源。随着高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率遥感技术的广泛应用,卫星通信系统出现了天基信息业务的海量传输需求,单颗卫星仅依靠中继工作模式难以满足日益增长的业务需要,基于多颗卫星进行星间组网已成为未来通信发展的必然趋势。在服务远洋航行导航定位、航空运输和航天测控等重大应用的同时,卫星网络向下可支持对地高动态观测、大宽带实时传输;向上可支持超远程深空探测、高可靠传输。随着天地一体化信息网络建设的推进,卫星通信系统对信息传输速率、卫星节点存储容量、卫星覆盖范围和安全性要求将日益提高,传统的微波通信方式受带宽、速率等方面的限制,将难以满足多媒体宽带业务对卫星网络超高速率、超大容量的通信需求。激光通信凭借其传输速率高、安全性和可靠性好、保密性强、终端设备体积小、重量轻和功耗低等优点[1],正逐渐成为解决卫星间微波通信面临的传输速率瓶颈的优选方案。为了实现通信信号全方位覆盖,基于高动态卫星进行激光组网,建立高速率、低时延、高可靠和大容量的卫星通信系统,将成为未来卫星通信发展的趋势。但由于卫星激光网络拓扑高动态变化,星上有限载荷与复杂协议处理之间的矛盾变得愈加突出,业务的连续性与拓扑的高动态性之间的博弈、卫星故障与空间碎片带来的威胁日益严重,迫切需要对卫星激光组网的关键技术展开研究。本文将阐述当前高动态卫星激光组网的研究现状,介绍卫星激光组网架构及关键技术。

4 结束语
       微波通信方式受带宽、速率等方面的限制,难以满足全球范围内日益增长的多媒体业务通信需求,激光通信正逐渐成为解决星间微波通信传输速率瓶颈的最佳方法。传统的分布式控制方法由于业务感知能力弱、难以获得全局网络信息等缺点,无法实现网络各层的协同及统一控制。因此,研究大时空尺度、多层多域弹性智能天基卫星光网络结构模型必然是未来的重要发展方向。为了实现全球无缝覆盖和提高卫星网络的鲁棒性,大规模高动态卫星激光智能组网具有重要的研究价值和广阔的应用空间。本文分析了部分卫星激光组网中前沿的关键技术,为促进未来卫星激光网络的发展和变革提供参考。