卫星互联网技术

兼顾理论与实践，集学术性、前沿性、原创性、应用性于一体，紧扣当前业界发展热点，梳理了卫星互联网技术，对关键技术的内涵、进展进行了深入的阐述、分析和总结，思路清晰、技术路线分析详实，可较好地满足当前读者对卫星通信、空间网络发展态势、关键技术了解的迫切需求，对从事该领域的科研人员具有很强的指导意义，也能够为对信息技术感兴趣的普通大众以及其他相关从业者提供较为完整的技术体系图景。

卫星互联网是未来通信网络发展的重要方向，是信息基础设施的重要组成部分，以其独 特的优势，为解决全球网络覆盖及容量问题提供了新的解决方案。本书对卫星互联网技术进行了深入的探讨，从卫星互联网的发展历程，以及发展的基础、环境和驱动力入手，系统地提出了卫星互联网网络架构及传输组网技术，给出了常用的链路预算方法，对卫星互联网的空间技术、运维管控技术、应用服务技术等方面进行了论述，对我国卫星互联网的研究、设计、建设、运行和维护具有重要参考价值。 本书可作为卫星互联网领域科研人员和工程技术人员的参考用书，也可以作为高等院校相关专业的教学和研究资料。

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 概念内涵 001 1.2 发展阶段 002 1.3 发展动力 002 1.3.1 技术创新的浪潮 002 1.3.2 巨型星座的商业化浪潮 003 1.3.3 全球通信的迫切需求 004 1.4 发展趋势 004 第2章 网络架构 009 2.1 卫星网络架构概述 009 2.2 面向宽带通信的网络架构 012 2.2.1 DVB-S2/DVB-RCS 013 2.2.2 3GPP NTN 015 2.3 面向移动通信的网络架构 022 2.3.1 “天通一号”卫星移动通信系统 022 2.3.2 瑟拉亚卫星移动通信系统 024 2.3.3 全球星卫星移动通信系统 025 2.4 面向数据中继的网络架构 026 2.4.1 网络架构 027 2.4.2 部署场景 028 参考文献 031 第3章 传输组网 032 3.1 无线传输技术 032 3.1.1 基于多载波的星地传输技术 032 3.1.2 多波束协同传输技术 052 3.1.3 异质链路协同传输技术 054 3.1.4 太赫兹传输技术 056 3.2 多址接入技术 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 无线资源管理技术 064 3.3.1 概述 064 3.3.2 空天地联合无线资源管理技术 065 3.3.3 频谱共享与干扰协调技术 072 3.4 星载路由交换技术 074 3.4.1 概述 074 3.4.2 信道化电路交换 074 3.4.3 时分电路交换 078 3.4.4 分组交换 079 3.4.5 动态路由 080 3.5 网络可靠性保障技术 086 3.5.1 概述 086 3.5.2 故障模式分析 086 3.5.3 网络故障检测 086 3.5.4 网络故障处理 089 3.6 网络服务质量保障技术 091 3.6.1 概述 091 3.6.2 流量工程 092 3.6.3 网络切片 094 3.6.4 确定性网络 095 参考文献 097 第4章 链路预算 100 4.1 微波通信链路的组成 100 4.2 微波通信链路预算基本概念 101 4.2.1 传输链路基本概念 101 4.2.2 噪声温度 107 4.2.3 天线发送与接收能力 108 4.2.4 信号衰减 111 4.2.5 载波与噪声功率比 119 4.3 透明转发器链路预算 120 4.3.1 上行链路 121 4.3.2 下行链路 124 4.3.3 干扰信号 126 4.3.4 总链路性能 129 4.4 再生处理转发器链路预算 132 4.4.1 上行链路 132 4.4.2 下行链路 133 4.4.3 总链路性能 133 4.5 卫星5G接入网链路预算 134 4.5.1 5G调制与编码技术 134 4.5.2 5G物理信道 135 4.5.3 下行物理信道链路预算 136 4.5.4 上行物理信道链路预算 138 4.5.5 物理信道链路预算案例 139 4.6 空间激光通信链路预算 141 4.6.1 激光高斯光束空间传输模型 141 4.6.2 光学天线对链路功率的影响 143 4.6.3 激光链路预算公式 144 4.6.4 星间激光链路预算示例 146 参考文献 147 第5章 空间系统 148 5.1 卫星平台技术 149 5.1.1 卫星构型设计技术 150 5.1.2 卫星电源技术 153 5.1.3 综合电子技术 158 5.1.4 电推进技术 163 5.1.5 卫星测控技术 171 5.2 卫星有效载荷技术 175 5.2.1 星间微波通信 176 5.2.2 空间激光通信技术 179 5.2.3 天基导航增强技术 202 5.2.4 载荷综合处理技术 209 5.2.5 多波束天线与波束成形技术 222 5.3 空间环境适应技术和COTS器件的应用 239 5.3.1 低轨空间环境概述 240 5.3.2 空间环境对元器件的危害 243 5.3.3 COTS器件空间应用与风险应对 245 5.3.4 卫星软硬件加固设计方法 250 5.4 运载发射新技术 251 5.4.1 概述 251 5.4.2 非火工解锁星箭分离技术 252 5.4.3 航天运输系统重复使用技术 255 参考文献 260 第6章 运维管控 267 6.1 运维管控架构 267 6.1.1 概述 267 6.1.2 组织架构 268 6.1.3 技术架构 269 6.1.4 难点分析 271 6.2 卫星运维管控技术 272 6.2.1 星座时空基准多维融合技术 272 6.2.2 异步感知动态集约测控技术 280 6.2.3 精密控制与集群拓扑成型技术 284 6.2.4 拟态群体智能任务规划调度技术 295 6.2.5 健康管理技术 301 6.3 网络管理技术 309 6.3.1 网络管理架构 309 6.3.2 网络管理系统组成 310 6.3.3 天基接入网管理技术 311 6.3.4 天基承载网管理技术 313 6.3.5 无线资源管控技术 314 6.3.6 组网方式 318 6.4 平台型生态体系运营技术 320 6.4.1 异构融合系统原子能力标准化技术 320 6.4.2 海量场景化在线实时编排技术 322 6.4.3 内生智能运营效能评估技术 324 6.5 地面站网及管控技术 335 6.5.1 地面站网资源池技术 335 6.5.2 星地激光标校技术 340 6.5.3 地面站网智能化管控技术 344 6.6 系统高效能设计仿真和实现技术 348 6.6.1 MBSE系统数字化建模与结构化模拟技术 348 6.6.2 数据中台构筑运控系统数字化应用技术 350 6.6.3 数字孪生与增强现实融合的仿真验证技术 353 参考文献 355 第7章 应用服务 358 7.1 应用体系架构 358 7.1.1 概述 358 7.1.2 “网 云 端 业”架构 362 7.2 应用终端技术 363 7.2.1 终端天线技术 364 7.2.2 通用终端直连卫星技术 368 7.2.3 终端芯片技术 371 7.2.4 终端整机技术 375 7.2.5 终端测试技术 377 7.3 应用服务云平台技术 379 7.3.1 边缘计算技术 379 7.3.2 隐私计算技术 382 7.3.3 融合通信服务技术 384 7.4 新质应用 388 7.4.1 广域通信应用 389 7.4.2 卫星互联网+应用 391 参考文献 398 名词索引 400