太空互联网 “太空互联网”的新型网络设计

简介

目前，卫星在全球互联网基础设施中没有发挥重要作用。然而，随着卫星通信系统的发展，宽带卫星服务将把地面网络扩展到卫星网络。未来10年，新一代卫星可能为“台空互联网”奠定基础，成为互联网数据远程传输和互联网向偏远地区普及的主要方式。

近日，苏黎世联邦理工学院网络设计与架构实验室的Ankit Singla教授表示，未来10年，新一代卫星可能会为“Tai 空互联网”奠定基础。他的团队正在研究如何提高包括互联网在内的大型计算机网络的性能。新的卫星系统将使用数千颗卫星，而以前的系统只使用了几十颗。这些卫星可以通过激光相互连接，形成一个网络，其覆盖范围将扩大到目前互联网接入不可用或有限的偏远地区。

图1 SpaceX在佛罗里达州卡纳维拉尔角军事基地发射了60颗“星链”卫星

一个

太空互联网竞争

低地球轨道卫星的能力引发了一场新的激烈的竞争。重量级的Tai 空有“星链”卫星的SpaceX、亚马逊等公司都加入了竞争。这些公司正在开发拥有数千颗卫星的大型卫星星座。这些卫星将以每小时27000公里的速度绕地球运行，高度约为500公里。

SpaceX已经发射了第一批120颗卫星，并计划在2020年提供基于卫星的宽带互联网服务。台空互联网使用的技术除了覆盖全球之外，还能在不造成严重数据传输延迟的情况下保证较高的数据传输速率，远低于传统的地球同步卫星，甚至低于用于长距离通信的地下光纤线路。如果这些计划成功，世界互联网基础设施将实现快速发展。

2

动态网络的新设计

与地面网络相比，互联网带来了新的研究挑战，即作为数据传输节点的卫星在运动。因为基于卫星的节点不断地改变它们的位置，它们形成了一个高度动态的网络。但是地面网络的传输节点不会改变位置，所以地面互联网基础设施不能满足互联网的需求。

要实现基于卫星的宽带互联网，我们必须重新考虑当前互联网运行模式的各个方面。卫星互联网需要更有效的网络设计方法，因为卫星飞行速度非常快，并且密集分组。即使是高铁、无人机、飞机上的移动网络，其设计理念也不能轻易应用到卫星互联网上。苏黎世联邦理工学院网络设计与架构实验室开发了一个数学模型来演示如何从根本上改进Tai 空的网络设计。

三

提高网络性能的设计理念

Singla教授提出的关键问题是:如何将数千颗卫星连接在一起，实现最佳的网络性能？对于基于卫星的宽带互联网，其优化的网络设计需要保证高带宽和无延迟的数据流。此外，卫星之间的连接不能频繁改变，因为建立新的连接可能需要几十秒钟，在此期间不能交换数据。Singla教授的想法是，卫星之间的连接将基于特殊的重复模式。最合适的模式取决于卫星星座的结构和网络的流量输入。关键是所有卫星的连接方式完全相同，并且随着时间的推移保持稳定的连接。

SpaceX和亚马逊已经用新的设计理念进行了测试。前者的网络效率提高了54%，后者的柯伊伯项目效率提高了45%。

朱宏从网上编的

经黎小雯批准

2020年2月1日

转自:国防通讯

C2