衛星互聯網技術

汪春霆

中国卫星网络集团有限公司科技委副主任、高 级副总设计师，长期从事卫星互联网系统设计及工程研制工作，主持完成多个国家重大工程项目及重点型号任务，获国家科学技术进步奖一等奖一项，省部级科学技术进步奖一等奖四项，出版专著三部。

和新阳

中国卫星网络集团有限公司高 级副总设计师，长期从事卫星有效载荷和通信系统研制，参与载人、探月等多项国家重大工程项目，获国家科学技术进步奖一等奖一项、省部级科学技术进步奖一等奖三项。

张学庆

中国卫星网络集团有限公司高 级副总设计师，主要从事航天测运控技术研究及工程建设，主持完成多个国家重点型号项目，获国家科学技术进步奖一等奖一项，省部级科学技术进步奖一等奖三项。

郝学坤

中国卫星网络集团有限公司网络创新研究院董事长，主要从事卫星互联网、移动通信网络等技术研究及系统研制，主持完成多项国家重点型号项目，获国家科学技术进步奖一等奖一项、二等奖一项。

梅强

中国卫星网络集团有限公司网络应用研究院责任总师，长期从事航天工程与卫星互联网应用系统设计，主持多项国家重大型号任务总体设计与实施，获省部级科学技术进步奖一等奖一项、二等奖七项，出版专著一部。

翟立君

中国卫星网络集团有限公司网络系统研究院责任总师，主要研究卫星移动通信和5G移动通信技术，曾任“天通一号”卫星移动通信民用应用系统信关站副总师，获得省部级科学技术进步奖一等奖一项。

第1章 概述 001

1.1 概念內涵 001

1.2 發展階段 002

1.3 發展動力 002

1.3.1 技術創新的浪潮 002

1.3.2 巨型星座的商業化浪潮 003

1.3.3 全球通信的迫切需求 004

1.4 發展趨勢 004

第2章 網絡架構 009

2.1 衛星網絡架構概述 009

2.2 面向寬帶通信的網絡架構 012

2.2.1 DVB-S2/DVB-RCS 013

2.2.2 3GPP NTN 015

2.3 面向移動通信的網絡架構 022

2.3.1 “天通一號”衛星移動通信系統 022

2.3.2 瑟拉亞衛星移動通信系統 024

2.3.3 全球星衛星移動通信系統 025

2.4 面向數據中繼的網絡架構 026

2.4.1 網絡架構 027

2.4.2 部署場景 028

參考文獻 031

第3章 傳輸組網 032

3.1 無線傳輸技術 032

3.1.1 基於多載波的星地傳輸技術 032

3.1.2 多波束協同傳輸技術 052

3.1.3 異質鏈路協同傳輸技術 054

3.1.4 太赫茲傳輸技術 056

3.2 多址接入技術 060

3.2.1 概述 060

3.2.2 正交多址接入 060

3.2.3 非正交多址接入 061

3.3 無線資源管理技術 064

3.3.1 概述 064

3.3.2 空天地聯合無線資源管理技術 065

3.3.3 頻譜共享與乾擾協調技術 072

3.4 星載路由交換技術 074

3.4.1 概述 074

3.4.2 通道化電路交換 074

3.4.3 時分電路交換 078

3.4.4 分組交換 079

3.4.5 動態路由 080

3.5 網絡可靠性保障技術 086

3.5.1 概述 086

3.5.2 故障模式分析 086

3.5.3 網絡故障檢測 086

3.5.4 網絡故障處理 089

3.6 網絡服務質量保障技術 091

3.6.1 概述 091

3.6.2 流量工程 092

3.6.3 網絡切片 094

3.6.4 確定性網絡 095

參考文獻 097

第4章 鏈路預算 100

4.1 微波通信鏈路的組成 100

4.2 微波通信鏈路預算基本概念 101

4.2.1 傳輸鏈路基本概念 101

4.2.2 噪聲溫度 107

4.2.3 天線發送與接收能力 108

4.2.4 信號衰減 111

4.2.5 載波與噪聲功率比 119

4.3 透明轉發器鏈路預算 120

4.3.1 上行鏈路 121

4.3.2 下行鏈路 124

4.3.3 乾擾信號 126

4.3.4 總鏈路性能 129

4.4 再生處理轉發器鏈路預算 132

4.4.1 上行鏈路 132

4.4.2 下行鏈路 133

4.4.3 總鏈路性能 133

4.5 衛星5G接入網鏈路預算 134

4.5.1 5G調制與編碼技術 134

4.5.2 5G物理通道 135

4.5.3 下行物理通道鏈路預算 136

4.5.4 上行物理通道鏈路預算 138

4.5.5 物理通道鏈路預算案例 139

4.6 空間激光通信鏈路預算 141

4.6.1 激光高斯光束空間傳輸模型 141

4.6.2 光學天線對鏈路功率的影響 143

4.6.3 激光鏈路預算公式 144

4.6.4 星間激光鏈路預算示例 146

參考文獻 147

第5章 空間系統 148

5.1 衛星平臺技術 149

5.1.1 衛星構型設計技術 150

5.1.2 衛星電源技術 153

5.1.3 綜合電子技術 158

5.1.4 電推進技術 163

5.1.5 衛星測控技術 171

5.2 衛星有效載荷技術 175

5.2.1 星間微波通信 176

5.2.2 空間激光通信技術 179

5.2.3 天基導航增強技術 202

5.2.4 載荷綜合處理技術 209

5.2.5 多波束天線與波束成形技術 222

5.3 空間環境適應技術和COTS器件的應用 239

5.3.1 低軌空間環境概述 240

5.3.2 空間環境對元器件的危害 243

5.3.3 COTS器件空間應用與風險應對 245

5.3.4 衛星軟硬件加固設計方法 250

5.4 運載發射新技術 251

5.4.1 概述 251

5.4.2 非火工解鎖星箭分離技術 252

5.4.3 航天運輸系統重復使用技術 255

參考文獻 260

第6章 運維管控 267

6.1 運維管控架構 267

6.1.1 概述 267

6.1.2 組織架構 268

6.1.3 技術架構 269

6.1.4 難點分析 271

6.2 衛星運維管控技術 272

6.2.1 星座時空基準多維融合技術 272

6.2.2 異步感知動態集約測控技術 280

6.2.3 精密控制與集群拓撲成型技術 284

6.2.4 擬態群體智能任務規劃調度技術 295

6.2.5 健康管理技術 301

6.3 網絡管理技術 309

6.3.1 網絡管理架構 309

6.3.2 網絡管理系統組成 310

6.3.3 天基接入網管理技術 311

6.3.4 天基承載網管理技術 313

6.3.5 無線資源管控技術 314

6.3.6 組網方式 318

6.4 平臺型生態體系運營技術 320

6.4.1 異構融合系統原子能力標準化技術 320

6.4.2 海量場景化在線實時編排技術 322

6.4.3 內生智能運營效能評估技術 324

6.5 地面站網及管控技術 335

6.5.1 地面站網資源池技術 335

6.5.2 星地激光標校技術 340

6.5.3 地面站網智能化管控技術 344

6.6 系統高效能設計模擬和實現技術 348

6.6.1 MBSE系統數字化建模與結構化模擬技術 348

6.6.2 數據中台構築運控系統數字化應用技術 350

6.6.3 數字孿生與增強現實融合的模擬驗證技術 353

參考文獻 355

第7章 應用服務 358

7.1 應用體系架構 358

7.1.1 概述 358

7.1.2 “網 雲 端 業”架構 362

7.2 應用終端技術 363

7.2.1 終端天線技術 364

7.2.2 通用終端直連衛星技術 368

7.2.3 終端芯片技術 371

7.2.4 終端整機技術 375

7.2.5 終端測試技術 377

7.3 應用服務雲平臺技術 379

7.3.1 邊緣計算技術 379

7.3.2 隱私計算技術 382

7.3.3 融合通信服務技術 384

7.4 新質應用 388

7.4.1 廣域通信應用 389

7.4.2 衛星互聯網+應用 391

參考文獻 398

名詞索引 400