服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统设计与分析

陶滢; 刘伟; 张磊; 高梓贺; 周钠

doi:10.11959/j.issn.2096-8930.2024006

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服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统设计与分析

专题：卫星互联网体系架构及相关技术 | 更新时间：2024-06-03

- 服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统设计与分析
- Design and Analysis of Satellite Internet Simulation and Verification System for Space Remote Sensing Services
- 天地一体化信息网络 2024年5卷第1期页码：48-59
- 作者机构：
  
  1. 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部，北京 100094
  2. 天地一体化信息技术全国重点实验室，北京 100086
- 作者简介：
  
  [ "陶滢（1974− ），女，博士，研究员，主要研究方向为卫星通信、天基信息网络等" ]
  [ "刘伟（1994− ），男，博士，高级工程师，主要研究方向为卫星通信" ]
  [ "张磊（1987− ），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为卫星通信" ]
  [ "高梓贺（1983− ），男，博士，研究员，主要研究方向为卫星通信、天基信息网络等" ]
  [ "周钠（1972− ），女，硕士，研究员，主要研究方向为卫星通信等" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目;National Key Research and Development Program of China(2021YFB2900603)
- DOI：10.11959/j.issn.2096-8930.2024006
  中图分类号： TN927
- 网络出版日期：2024-03，
  
  纸质出版日期：2024-03-20
- 稿件说明：
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陶滢, 刘伟, 张磊, 等. 服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统设计与分析[J]. 天地一体化信息网络, 2024,5(1):48-59.

Ying TAO, Wei LIU, Lei ZHANG, et al. Design and Analysis of Satellite Internet Simulation and Verification System for Space Remote Sensing Services[J]. Space-integrated-ground information networks, 2024, 5(1): 48-59.
陶滢, 刘伟, 张磊, 等. 服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统设计与分析[J]. 天地一体化信息网络, 2024,5(1):48-59. DOI： 10.11959/j.issn.2096-8930.2024006.

Ying TAO, Wei LIU, Lei ZHANG, et al. Design and Analysis of Satellite Internet Simulation and Verification System for Space Remote Sensing Services[J]. Space-integrated-ground information networks, 2024, 5(1): 48-59. DOI： 10.11959/j.issn.2096-8930.2024006.

摘要

提出具有遥感、星间星地组网、星载边缘计算功能的低轨卫星与地面云计算中心和天基、临近空间、空中、陆地、海面等各类型终端构成的卫星互联网总体架构，给出包括资源层、虚拟化层、服务层、服务管理层及应用层在内的星载边缘计算功能架构。针对星载计算能力有限、天基网络拓扑高动态等典型特征，在提出星载边缘计算模拟验证系统构建方法的基础上，设计服务天基感知业务的卫星互联网模拟验证系统，开展天基感知信息处理分发试验，并根据不同信息处理与分发方式对网络资源占用和用户服务时延的对比，分析不同能力条件下卫星互联网对天基感知业务服务的能力水平。

Abstract

The architecture of satellite Internet composed of LEO satellites with remote sensing/inter-satellite and satellite-earth networking

on-board edge computing functions

and ground cloud computing centers

and various types of terminals such as sky

near space

space

ground

sea terminals was put forward.The functional architecture of on-board edge computing

included resource layer

virtualization layer

service layer

service management layer and application layer was given.On the basis of proposed the construction method of on-board edge computing simulation and verification system

a satellite Internet simulation and verification system serving space sensing services was designed

and space-based sensing information processing and distribution experiments were carried out.According to the comparison of network resource occupation and user service delay with different information processing and distribution methods

the capability level of satellite Internet for space sensing services under different capability conditions were analyzed.

关键词

Keywords

references

王子剑 , 杜欣军 , 尹家伟 , 等 . 低轨卫星互联网发展与展望 [J ] . 电子技术应用 , 2020 , 46 ( 7 ): 49 - 52 .

WANG Z J , DU X J , YIN J W , et al . Development and prospect of LEO satellite Internet [J ] . Application of Electronic Technique , 2020 , 46 ( 7 ): 49 - 52 .

张更新 , 王运峰 , 丁晓进 , 等 . 卫星互联网若干关键技术研究 [J ] . 通信学报 , 2021 , 42 ( 8 ): 1 - 14 .

ZHANG G X , WANG Y F , DING X J , et al . Research on several key technologies of satellite Internet [J ] . Journal on Communications , 2021 , 42 ( 8 ): 1 - 14 .

那振宇 . 卫星互联网服务质量保障方法研究 [D ] . 哈尔滨:哈尔滨工业大学 , 2010 .

NA Z Y . Research on QoS guarantee methods in satellite internet [D ] . Harbin:Harbin Institute of Technology , 2010 .

王中果 , 汪大宝 , 张晓 . 低轨高分遥感卫星Ka频段VCM星地数传性能分析 [C ] // 第八届高分辨率对地观测学术年会 , 2022 .

WANG Z G , WANG D B , ZHANG X . Analysis of satellite-to-ground data transmission performance of Ka-band VCM,a low-orbit high-resolution remote sensing satellite [C ] // The 8th Annual Conference on High Resolution Earth Observation .[S.l.:s.n. ] , 2022 .

柴英特 , 王港 , 张超 , 等 . 巨型感知星座星地一体智能化资源管控体系架构 [J ] . 天地一体化信息网络 , 2022 , 3 ( 3 ): 13 - 22 .

CHAI Y T , WANG G , ZHANG C , et al . Satellite-earth integration intelligent resource management and control architecture of giant sensing constellation [J ] . Space-Integrated-Ground Information Networks , 2022 , 3 ( 3 ): 13 - 22 .

李诚成 , 张亚生 , 孙晨华 . 低轨卫星互联网星载边缘计算卸载策略 [J ] . 无线电通信技术 , 2022 , 48 ( 3 ): 401 - 407 .

LI C C , ZHANG Y S , SUN C H . Computation offloading for satellite-based edge computing in LEO satellite network [J ] . Radio Communications Technology , 2022 , 48 ( 3 ): 401 - 407 .

唐清清 , 李斌 . 面向空天地一体化网络的移动边缘计算技术 [J ] . 无线电通信技术 , 2021 , 47 ( 1 ): 27 - 35 .

TANG Q Q , LI B . Overview of mobile edge computing in space-air-ground integrated network [J ] . Radio Communications Technology , 2021 , 47 ( 1 ): 27 - 35 .

沈永言 . 5G广播和移动边缘计算时代卫星通信的挑战与机遇 [J ] . 卫星应用 , 2020 ( 2 ): 38 - 42 .

SHEN Y Y . Challenges and opportunities of satellite communication in the era of 5G broadcasting and mobile edge computing [J ] . Satellite Application , 2020 ( 2 ): 38 - 42 .

张小林 , 顾黎明 , 吴献忠 . 美国下一代太空体系架构的发展分析 [J ] . 航天电子对抗 , 2020 , 36 ( 6 ): 1 - 6 .

ZHANG X L , GU L M , WU X Z . The development of the U.S.next-generation space system architecture [J ] . Aerospace Electronic Warfare , 2020 , 36 ( 6 ): 1 - 6 .

曹欢 , 苏泳涛 , 周一青 , 等 . 基于星地协同处理的资源管理技术研究 [J ] . 高技术通讯 , 2020 , 30 ( 12 ): 1205 - 1214 .

CAO H , SU Y T , ZHOU Y Q , et al . Research on resource management technology based on satellite-ground collaborative processing [J ] . Chinese High Technology Letters , 2020 , 30 ( 12 ): 1205 - 1214 .

华为云“云边一体”方案首次在太空验证，提升“天算星座” 复杂任务能力 [J ] . 自动化博览 , 2022 , 39 ( 2 ): 6 .

Huawei’s cloud “cloud edge integration” scheme was verified in space for the first time,which improved the complex task ability of“celestial constellation” [J ] . Automation Panorama , 2022 , 39 ( 2 ): 6 .

郭凯 , 崔潇潇 , 钟江山 , 等 . SpaceX“星盾” 系统建设及应用浅析 [J ] . 航天电子对抗 , 2023 , 39 ( 4 ): 55 - 58 .

GUO K , CUI X X , ZHONG J S , et al . Analysis on the construction and application of SpaceX “Starshield” system [J ] . Aerospace Electronic Warfare , 2023 , 39 ( 4 ): 55 - 58 .

田丰 . "星盾":民用"星链"转身投军? [J ] . 太空探索 , 2023 ( 2 ): 42 - 48 .

TIAN F . "Star Shield":The civilian "Star Chain" turned to join the army? [J ] . Space Exploration , 2023 ( 2 ): 42 - 48 .

虞志刚 , 冯旭 , 戴天 , 等 . 空间边缘计算：需求、架构及关键技术 [J ] . 电子与信息学报 , 2022 , 44 ( 12 ): 4416 - 4425 .

YU Z G , FENG X , DAI T , et al . Space edge computing:requirement,architecture and key technique [J ] . Journal of Electronics ＆Information Technology , 2022 , 44 ( 12 ): 4416 - 4425 .

吴生龙 . 基于 COTS 的星载计算机硬件容错体系架构设计与实现 [D ] . 哈尔滨:哈尔滨工程大学 , 2019 .

WU S L . The design and implementation of fault-tolerant COTS on-board computer based on architecture [D ] . Harbin:Harbin Engineering University , 2019 .

李路 . 基于多核处理器和 Linux 的通用高性能星载计算系统研究 [D ] . 上海:中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院) , 2023 .

LI L . Research on universal high-performance on-board computing system based on multi-core processor and Linux [D ] . Shanghai:Shanghai Engineering Center for Microsatellites,Chinese Academy of Sciences , 2023 .

孙树志 . 面向微纳卫星的可重构星载计算机研制 [D ] . 哈尔滨:哈尔滨工业大学 , 2021 .

SUN S Z . Development of reconfigurable on-board computer for micro-nano satellite [D ] . Harbin:Harbin Institute of Technology , 2021 .

雷华舟 . 低成本容错星载计算单元架构设计 [D ] . 北京:中国科学院大学 , 2021 .

LEI H Z . Architecture design of low-cost fault-tolerant on-board computing unit [D ] . Beijing:University of Chinese Academy of Sciences , 2021 .

宁永康 . 基于COTS器件的星载计算机多处理器仲裁容错设计 [D ] . 上海:中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院) , 2023 .

NING Y K . Fault-tolerant design of COTS-based multi-processor arbitration for on-board computer [D ] . Shanghai:Shanghai Engineering Center for Microsatellites,Chinese Academy of Sciences , 2023 .

蒲卫华 , 谢成清 , 姜文志 , 等 . COTS 星载计算机容错设计及可靠性研究 [J ] . 空间控制技术与应用 , 2020 , 46 ( 3 ): 72 - 77 .

PU W H , XIE C Q , JIANG W Z , et al . Fault-tolerant design and spatial application reliability of COTS on-board computer [J ] . Aerospace Control and Application , 2020 , 46 ( 3 ): 72 - 77 .

郭晋炜 . IP 网络损伤仪研究 [J ] . 电脑开发与应用 , 2009 , 22 ( 2 ): 70 - 72 .

GUO J W . Research of IP network impairment emulator [J ] . Computer Development ＆ Applications , 2009 , 22 ( 2 ): 70 - 72 .

张潇男 , 张轩 . 基于Raspberry Pi的网络损伤仿真仪设计 [J ] . 计算机与网络 , 2021 , 47 ( 10 ): 59 - 61 .

ZHANG X N , ZHANG X . Design on network damage simulator based on raspberry Pi [J ] . Computer ＆ Network , 2021 , 47 ( 10 ): 59 - 61 .

吴逸文 , 张洋 , 王涛 , 等 . 从Docker容器看容器技术的发展:一种系统文献综述的视角 [J ] . 软件学报 , 2023 , 34 ( 12 ): 5527 - 5551 .

WU Y W , ZHANG Y , WANG T , et al . Looking at the development of container technology from Docker container:a perspective of systematic literature review [J ] . Journal of Software , 2023 , 34 ( 12 ): 5527 - 5551 .

王仪 . 基于 Kubernetes 的容器云平台资源调度策略研究 [D ] . 西安:西安理工大学 , 2021 .

WANG Y . Research on resource scheduling strategy of container cloud platform based on kubernetes [D ] . Xi'an:Xi'an University of Technology , 2021 .

黄倩 , 黄蓉 , 王友祥 , 等 . 开源边缘计算平台研究分析 [J ] . 邮电设计技术 , 2021 ( 10 ): 88 - 92 .

HUANG Q , HUANG R , WANG Y X , et al . Research and analysis of open source edge computing platform [J ] . Designing Techniques of Posts and Telecommunications , 2021 ( 10 ): 88 - 92 .

龚正 , 吴治辉 , 闫健勇 . Kubernetes 权威指南:从 Docker 到Kubernetes实践全接触 [M ] . 北京 : 电子工业出版社 , 2021 .

GONG Z , WU Z H , YAN J Y . An authoritative guide to Kubernetes:from Docker to Kubernetes [M ] . Beijing : Electronic Industry Press , 2021 .

赵航 , 刘胜 , 罗坤 , 等 . 面向 KubeEdge 边缘计算系统应用研究 [J ] . 智能科学与技术学报 , 2022 , 4 ( 1 ): 118 - 128 .

ZHAO H , LIU S , LUO K , et al . Research on application of edge computing system based on KubeEdge [J ] . Chinese Journal of Intelligent Science and Technology , 2022 , 4 ( 1 ): 118 - 128 .

刘忠 . 基于K3S构建面向云原生应用的容器平台设计与实践 [J ] . 现代信息科技 , 2021 , 5 ( 12 ): 22 - 25 .

LIU Z . Design and practice of cloud native application container platform based on K3S [J ] . Modern Information Technology , 2021 , 5 ( 12 ): 22 - 25 .

杨秋霞 , 赵斌 , 栗霖 , 等 . 云原生边缘计算产品与项目分析 [J ] . 信息通信技术 , 2021 , 15 ( 4 ): 71 - 78 .

YANG Q X , ZHAO B , LI L , et al . Analysis of cloud native based edge computing products and projects [J ] . Information and Communications Technologies , 2021 , 15 ( 4 ): 71 - 78 .

陶滢 , 刘伟 , 高梓贺 , 等 . 天地一体化信息网络中星载边缘计算应用与挑战 [J ] . 无线电通信技术 , 2022 , 48 ( 5 ): 763 - 772 .

TAO Y , LIU W , GAO Z H , et al . Application and technical challenges of onboard edge computing in space-terrestrial integrated information network [J ] . Radio Communications Technology , 2022 , 48 ( 5 ): 763 - 772 .

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