卫星互联网组网技术研究

高健

摘 要：进入21世纪以来，我国全面进入了互联网时代，卫星互联网作为第三代互联网技术革命被列入新型基础设施范围，上升为国家战略性工程。鉴于星间组网技术自主安全独特需求，不可复制现有成熟技术。文章围绕卫星互联网星间组网特性，从星间网络、星间链路、星间通信协议和星间路由四个方面系统归纳国内外卫星互联网组网技术，探讨需要突破的组网关键技术、发展方向，为卫星互联网组网技术发展提供思路、借鉴与参考。

关键词：卫星互联网;组网技术

引言

互联网作为 20 世纪最伟大的发明之一，深刻改变着人们的生产生活，有力推动着社会发展。目前互联网信息传输方式主要依靠地面和海底光纤进行有线传输，受地理条件限制，在部分偏远地区、航空、航海等领域，互联网无法进行实际应用，因此卫星互联网的提出，有效的拓展了互联网的应用场景，是针对固定互联网、移动互联网的补充。卫星互联网由于其特殊的战略意义和商业价值，得到世界各国广泛关注，各国争先积极投入科研力量抢占目前稀缺的空间轨道和频段资源，相继将卫星互联网作为国家重要发展战略，并发布了卫星互联网建设计划。

1概述

随着无线通信技术的不断发展，通信模块的集成处理能力也得到很大提升，使通信节点的成本不断下降。因而在实际的应用中，如何通过仅部署低成本的通信节点就可以实现特定场景要求下的无线通信，并且能够满足信息采集、信息回传等需求，已成为我们首先考虑的问题。

对于电网信息传输而言，其具有以下几个特点：一是节点位置相对固定;二是通信信道基本为单径信道，多普勒效应不明显;三是节点数量庞大且密度较高;四是数据量小，数量庞大，存在多用户并发的状况。除上述特点以外，很多的电力网络中存在多用户并发的情形，其并发量可能达到几百甚至上千，因而就要求通信系统必须具备在短时间内处理多用户并发情况的能力。同时，考虑到电网的部署要求和其自身情况的特殊性，与移动通信网络相类似的网络规划的方法难以在网络拓扑的提前部署中采用，因此，在实际应用中，就需要另外设计相应的无线自组网通信协议。

在现有的无线自组网技术标准中，802.15.4g是一种较为流行的通信协议，我们首先对802.15.4g进行介绍，然后对无线自组网的物理层设计与路由技术进行总体描述，最后给出当前具有实用化特征的自组网结构并对比其特点。

2卫星互联网组网技术研究

2.1超密集组网双连接技术

在宏微结合组网模式下，宏基站不负责微基站的用户面数据处理，只提供控制面的集中统一控制，但是微基站作为无线网络的节点，功率较低，覆盖面较小，所以在微基站之间可能存在非连续覆盖，这些非连续区域需要宏基站来进行控制以及用户面的数据承载，这就要求用户终端能够与宏微多个无线网络节点同时连接，以减少小区间的切换，在控制面由主基站进行控制，而在用户面，双连接的情况下由微基站提供数据承载，单连接情况下宏基站提供，这样既解决了非连续覆盖区域，又能够很好的解决频繁切换的问题。

基于双连接的组网有两种方案：第一种方案是终端的控制面RRC（无线资源控制）连接始终由宏基站负责维护，终端的用户面与控制面分离，对带宽需要较小，时延要求较高的语音业务等由宏基站进行承载，对带宽要求较大的4K视频以及时延不敏感的其他业务由微基站负责，此方案中宏基站承载的数据方案不变，微基站承载的数据将由服务网关直接分流到微基站。第二种方案中终端控制面与第一种方案类似，采用宏微分别承载不同的业务，与方案一不同的是数据承载流程不一样，由微小基站承载的数据仅将物理层、MAC层、RLC层划分到微基站，汇聚层还是宏基站负责，承载的数据通过网关由宏基站通过PDCP（分组汇聚协议）分流到微基站。

两种方案适用的场景各不一样，第一种方案宏微基站与核心网均采用直连方案，所以时延较小，但是因為宏微基站间要互相通信，核心网的信令会增多，对实时性要求较高的业务可以采用第一种方案;第二种方案因为承载的业务均需要通过宏基站，数据要从微基站流向宏基站，则宏基站与微基站之间链路条件要求较好，如果链路条件差则会增加时延降低数据传输效率，该方案因为减少了基站功能，基站设备可以轻量化建设，在网络建设和部署方式上相对较灵活。

2.2回传组网技术

5G回传组网中，也有两种不同的方案，一个是ODUFlex+FlexO方案，另一种是以太网。第一种方案支持10G、40G和200G中任意的通信接口，能够按照不同的颗粒情况去进行隔离切分。此外，还可以提供一些通道监视，具备一定的保护作用。在以太网方案中，通过MAC和PHY之间的应用优势，用于增强FlexEShim层，实现两者之间的解耦，极大的提高了整个组网的灵活性。在应用这项方式的时候，也能有效的解决LAG在传输中出现的容量不均匀的情况，按照接口的具体数据，利用实隙方式将调度分别发送到多个不同的子通道中，这样也能实现业务的相互隔离。从两种方式的应用情况，前者的适用范围更广，而且在结构和功能上也显得更为的简化。

2.3 Zigbee技术

Zigbee技术是一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术，能够在不同类型的电子设备之间进行数据传输以及数据收集。这种技术所采用的组网技术主要是自组织网，其实就相当于是一队伞兵在进行空降训练，那么每一个人都持有Zigbee技术网络模块终端降落到地面之后，他们需要进行通信，那么他们所持有的网络模块就能够进行有效的通信。他们借助网络模块在通信范围内可以自动寻找彼此，从而形成一个互联互通的网络。同时因为人员在不断移动，整个联络的网络也会随时发生变化，但是这种组网技术能够自动重新寻找通信对象，确定彼此之间的联系能够进行及时刷新，这也是这种组网技术的优势之一。

2.4 Mesh网络

Mesh是一种各节点以网状结构建立网络连接的网络结构。根据节点间的连接方式，将其分为全连接、部分连接的两种Mesh网络。

任意两个终端节点之间均可直接通信，节点之间为固定路由且几乎没有“多跳”的产生。

全连接的网络往往在网络的规模非常小的情况下才能得以实现。全连接的网络境况会随着节点数目的增加而变得愈来愈复杂。因此，对于有线方式的Mesh网络来说，由于其节点之间连接的电缆的数目非常多且繁杂，全连接的Mesh网路几乎不存在实际应用的场景。而部分连接的Mesh网络中只有部分节点具有路由的功能，其他的节点只作为终端并不具备路由的能力，因此，在实际工程中常用的是部分连接的Mesh网络。

3物联网的技术的未来发展

物联网的技术多种多样，其组成方式也有很多，每一种技术都有其优缺点，在实际应用的过程中也会根据各个领域的需求进行科学选择。每一种连接方式都有自己的优缺点，在实际应用的过程中要进行科学思考。目前，物联网已广泛应用在人们的日常生活中，对于各行各业也有着极大的影响。相信在未来，随着互联网技术的不断应用，该技术在未来将会有更大的发展前景。

结语

卫星互联网首次纳入新基建范畴，已经上升为国家战略性工程。我国将从整体战略统筹部署，打造完善的卫星互联网产业链。通过构建良好的产业生态，做好区域分工与协同，鼓励企业不断攻关突破核心关键技术，拥有自主知识产权。加快推进相关产业发展，企业自身加大科研创新力度和商业模式创新，推进卫星互联和地面网络的深度融合，实现 6G 技术的提前储备与布局。

参考文献：

[1]姚美菱，吴蓬勃，张星，孙群中，孙青华.5G超密集组网的必然性和挑战性分析[J].电信快报，2019（01）：12-14.