一、什么是“空间组网”？

空间组网从字面上来理解就是在空间中组建网络.那么我们类比地面的网络来说,它首先可以组建不同空间尺度上的网络。从相隔几十米的卫星之间组成局域网到覆盖整个太阳系的深空网；同时在结构上可以建立稳定关系的经典网络，也可以建立随时遇到随时组网的自组织网络等等。

无论什么样的网络在组网技术上都遵循着OSI的网络模型。对于空间组网来说,最为重要的特点就是他的空间特点。

二、空间组网的特点

空间特点体现在几个方面:

1. 第一是空间只能通过无线的组网方式，现在一般使用的通信介质是电磁波;
2. 第二是空间环境的变化特点，从传输环境到传输距离都在变化;
3. 第三网络拓扑受到空间拓扑的变化而快速变化;
4. 第四,由于网络拓扑的变化使得传输受到很大影响;
5. 最后架设在其上的应用也需要适应这样的特点。

三、空间组网的技术

由于决定空间组网的技术主要是下面四层的技术,所以我们主要聊聊的是从物理层到传输层的技术。

由于空间的组网需求非常复杂,类型很多,因此为了适应不同的应用环境也就提出了很多不同的空间网络的结构.形成了不同的协议体系。

例如CCSDS主要是为了空间数据传输的,为了整个空间数据传输需求的变化一直在进行修改更新,添加了很多类似于地面网络的改进.此外还有适应由于空间可见性变化而导致延迟的延迟容忍网络DTN,最后还有构建类似地面IP网络的OMNI。

四、空间拓扑与星间链路

主要的空间拓扑可以分为大的两种类型就是先对未知变化规律和不规律的两种,只要有规律的变化就可以构建比较稳定的网络结构,其他的就可以采用自组织的网络形式。

为什么会有不断的变化呢,那是因为有地球的存在使得我们的空间卫星存在无法直接和对方通信的情况,因为卫星的无线通信利用的电磁波只能直线传播.

那么什么时候可以看见对方节点,每次能看见多久就是被称为可见性.可见才能进行直接通信.同时电磁波在空间中传输会受到传输距离的巨大影响.而空间节点之间的距离的变化幅度和速度都是非常大的也使得空间的组网变得十分困难。

五、如何构建星间链路

主现在应用于空间的网络主要是微波和激光两种手段.卫星之间的通信方式其实和天地之间的通信方式没有本质上的区别,最大的变化还是环境。

如果我们记得之前几讲里提到的大气衰减的话,就知道大气会对频率比较高的电磁波造成较大的衰减,尤其是云雨.而空间中最为主要的是自由空间衰减,大气的影响很小所以选择频率较高的电磁波作为通信的介质就很理想了。

激光通信技术可以实现非高的通信速率,缺点是链路的建立过程要求高,一般只能一对一的传输。

而微波通信技术非常成熟可以使用的波段也非常多,可以实现非常灵活的通信组网方式。

六、稳定组网和自组织网络

例如铱星这样进行稳定组网的空间网络,为了实现其网络设计的简单从而将整个卫星星座的设计尽量的周期化和统一化,可以说铱星代表这一类组网方式的特点,那就是需要对卫星的空间位置进行严格的限定,卫星也都是同一类型的卫星。

另外一种类型的组网方式要松散些,卫星之间的位置随意变化,卫星的类型也可以各不相同,网络可以包含诸如空间传感网,空间集群等不同类型的空间网络模式。

七、空间组网关键问题

这里仅列举了四项关键问题（非所有关键问题）：

7.1单跳连接：

端到端的连接仅通过卫星路由一次，网络拓扑为星型结构。多跳连接：通过地面中心站放大通信终端间的信号，网络拓扑是以地面中心站为中心的星型结构。

7.2星间链路（ISL）

引入ISL的优点：由于星间位置相对固定，从而在空中形成卫星网络，可以减少地面站，减少地空之间的业务流量，从而减少对有限空中频率资源的占用；
 星间链路的频段主要为Ka频段及频率更高的微波、毫米波和激光，其频带宽，通信容量大。
 对于不同轨道平面的卫星，星间链路带来的问题：卫星之间很高的相对运动速度；由于天线摆动产生的跟踪控制问题；多普勒频移效应；

7.3切换

要保持源和目的间的链路就必须切换，卫星覆盖区随卫星移动，链路发生切换。有两种卫星切换场景，轨道面内卫星切换和轨道面间卫星切换；卫星波束内切换和波束间切换；

7.4 路由

卫星与统一轨道其他卫星相对位置保持不变，相对于地球终端和其他轨道卫星位置和传输时延连续变化，需采用自适应路由技术。LEO网络中卫星的失效会导致通信孤岛，路由算法必须利用冗余链路和卫星容忍这些失效。

集中式路由算法：所有卫星将星座信息上报到一个中心节点，该节点随后计算路由发回所有卫星。

分布式路由算法：所有卫星交换网络度量信息。在QoS和网络资源利用效率之间折中。

从卫星网络特征角度可分为单层卫星网络路由算法和多层网络路由选择算法。单层如Werner等人提出将ATM网络路由应用在LEO卫星网络中，将路由策略分为拓扑离散化、最优路径选择两个过程。关于多层卫星网络路由算法的研究主要包括以下几个方面：基于IP的路由算法，Lee等人提出分层QoS路由协议，将路由计算转移到MEO卫星，减少LEO层负载，使路由计算速度更快；流量平衡路由算法；QoS路由算法；组播路由算法。

原文链接：

空间组网技术-知乎

卫星组网概述-CSDN

最后

以上就是害羞山水为你收集整理的空间组网（卫星组网）概述一、什么是“空间组网”？二、空间组网的特点三、空间组网的技术四、空间拓扑与星间链路五、如何构建星间链路六、稳定组网和自组织网络七、空间组网关键问题原文链接：空间组网技术-知乎卫星组网概述-CSDN的全部内容，希望文章能够帮你解决空间组网（卫星组网）概述一、什么是“空间组网”？二、空间组网的特点三、空间组网的技术四、空间拓扑与星间链路五、如何构建星间链路六、稳定组网和自组织网络七、空间组网关键问题原文链接：空间组网技术-知乎卫星组网概述-CSDN所遇到的程序开发问题。

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