NTN衛星互聯網一體化融合系統與技術
羅誌勇、丁睿、陳昕、黃澳
- 出版商: 清華大學
- 出版日期: 2026-02-01
- 售價: $540
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 360
- ISBN: 7302705445
- ISBN-13: 9787302705444
-
相關分類:
衛星通訊 Satellite-networking
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商品描述
"本書從衛星互聯網的發展歷史出發，圍繞NTN衛星互聯網一體化融合網絡的理論和關鍵技術，介紹NTN衛星互聯網一體化融合的系統架構、信道分析與建模、空口波形與協議棧、接入承載技術等內容，探討NTN衛星互聯網體化的關鍵技術發展和設計思想，對NTN衛星互聯網的系統特性進行了分析總結，並對未來技術發展趨勢作出展望。本書立足理論基礎與工程實用性，內容全面，不僅涉及航空航天、電子通信、融合網絡等多學科交叉領域，而且註重吸納天地一體化信息網絡領域的**研究成果，涵蓋**技術標準和協議規範。 本書可以作為高等院校通信工程、電子工程、電子信息專業高年級本科生和研究生的教材，也可以作為相關領域工程技術人員的專業參考書。"
作者簡介
羅誌勇：博士，中山大學教授，博士生導師，“百人計劃”中青年傑出人才。鵬城國家實驗室雙聘博士生導師。深圳鵬城孔雀計劃特聘教授。電子科技大學通信與信息系統專業工學博士。現任國家重點領域研發計劃總體專家、中國宇航學會衛星應用專業委員會委員、中國通信學會衛星通信委員會委員、國防科工規劃組專家、中國XX創新工作站領域專家、IEEE高級會員、中國通信學會高級會員、亞太人工智能學會高級會員。曾任國家重大專項總體專家、廣東省通信導航重點實驗室主任、廣東省創新研究院理事副院長。從事無線寬帶通信網絡等專業研究30多年，具有豐富的理論和工程實踐經驗。主持過99X/81X/ 93X等國家重大工程項目，以及國家重點領域研發計劃、863計劃數字通信網芯片研發、國家科技部軟件無線電科技攻關計劃、工業與信息化部物聯網專項、教育部產學研寬帶無線網項目、及廣東省重大創新、戰略性新興產業發展專項基金等三十多項項目。相關研究成果在“十一五”、“十二五”和“十三五”在信息化裝備型號中成功應用。獲廣東省科技進步一等獎、中國衛星導航定位創新應用金獎/銅獎、亞運會信通訊工作貢獻獎、中輕聯科技進步獎等。合作出版專著一部，發表論文上百篇，發明專利授權30余件。
目錄大綱
目錄
第 1章衛星互聯網的發展歷史.............................................................................................1
1.1衛星通信的提出與試驗 .............................................................................................1
1.1.1衛星通信設想的提出 ......................................................................................1
1.1.2國外衛星通信早期嘗試...................................................................................2
1.1.3國內衛星通信早期嘗試...................................................................................4
1.2衛星通信系統的產業化發展歷程................................................................................6
1.2.1衛星通信初級階段 .........................................................................................7
1.2.2衛星通信對地面通信網絡補充階段 ................................................................ 11
1.2.3衛星通信和地面通信網絡融合階段 ................................................................ 15
1.3國內外衛星標準化進程 ........................................................................................... 19
1.3.1第三代合作夥伴計劃 .................................................................................... 19
1.3.2其他標準化組織的相關工作 .......................................................................... 24 小結 ............................................................................................................................. 29 參考文獻....................................................................................................................... 29
第 2章衛星通信系統架構與關鍵技術發展 .......................................................................... 31
2.1衛星通信系統架構的組成........................................................................................ 31
2.2天地一體化典型系統的架構及關鍵技術.................................................................... 32
2.2.1銥星系統..................................................................................................... 32
2.2.2全球星系統 ................................................................................................. 34
2.2.3 O3b系統 .................................................................................................... 36
2.2.4 OneWeb系統.............................................................................................. 38
2.2.5星鏈系統..................................................................................................... 39
2.2.6天地一體化系統對比與展望 .......................................................................... 41
2.3 LEO星座衛星通信系統的新架構和新技術 ............................................................... 41
2.3.1 LEO星座衛星通信新架構及其特征............................................................... 42
2.3.2 LEO星座衛星通信新技術 ............................................................................ 42 小結 ............................................................................................................................. 46 參考文獻....................................................................................................................... 47
第 3章 NTN衛星互聯網一體化融合技術挑戰 ................................................................... 48
3.
1天地一體化融合網絡的發展需求.............................................................................. 48
3.
2天地一體化融合網絡的概念與發展 .......................................................................... 49
3.
2.1天地一體化融合網絡的組成 .......................................................................... 49
3.
2.2天地一體化融合網絡形態的發展 ................................................................... 51
3.3
NTN衛星互聯網一體化融合的技術挑戰和實現思路 ................................................. 52
3.
3.1網絡融合結構設計 ....................................................................................... 53
3.
3.2統一空口設計 .............................................................................................. 53
3.
3.3端到端可靠傳輸........................................................................................... 54
3.
3.4細粒度資源管控........................................................................................... 55
3.3.5邊緣計算
4C融合........................................................................................ 55 小結 ............................................................................................................................. 56 參考文獻....................................................................................................................... 56
第 4章 NTN衛星互聯網一體化融合系統架構 ................................................................... 59
4.1
NTN衛星互聯網一體化融合系統架構的設計 ........................................................... 59
4.1.1
5G-NTN架構的標準化動態 ......................................................................... 59
4.1.2
NTN衛星互聯網一體化融合架構的整體方案設計 .......................................... 60
4.
1.3現有架構的融合演進路線設計....................................................................... 61
4.2承載網融合
............................................................................................................ 62
4.3核心網融合
............................................................................................................ 63
4.
3.1星地融合統一核心網架構 ............................................................................. 63
4.
3.2核心網網元架構........................................................................................... 63
4.
3.3關鍵網元功能 .............................................................................................. 66
4.4接入網融合
............................................................................................................ 69
4.4.1透明轉發
..................................................................................................... 69
4.
4.2星上處理——完整 gNB................................................................................ 71
4.
4.3星上處理—— CU/DU分離........................................................................... 72
4.4.4
TN-NTN多連接 ......................................................................................... 74 小結 ............................................................................................................................. 76 參考文獻....................................................................................................................... 76
第 5章 NTN衛星互聯網一體化融合信道分析與建模 ......................................................... 78
5.
1衛星無線信道模型.................................................................................................. 78
5.
1.1電波傳播特性——衛星移動通信無線電波傳播模型 ......................................... 78
5.
1.2信道衰落特性——衛星移動信道的特點 ......................................................... 80
5.1.3信道模型
..................................................................................................... 83
5.2衛星移動
MIMO信道模型 ..................................................................................... 95
5.
2.1衛星雙極化 MIMO信道模型 ........................................................................ 95
5.
2.2基於簇延遲線的衛星移動信道模型 ................................................................ 99
5.
2.3基於多波束域的衛星移動 MIMO信道模型 ...................................................103 小結 ............................................................................................................................103 參考文獻......................................................................................................................104
第 6章 NTN衛星互聯網一體化融合空口波形與協議棧 .....................................................106
6.1無線空口系統
.......................................................................................................106
6.
1.1無線空口系統概述 ......................................................................................106
6.
1.2地面移動通信系統 ......................................................................................107
6.
1.3非地面網絡無線空口系統 ............................................................................108
6.
1.4調制編碼基礎 .............................................................................................109
6.1.5調制方式
....................................................................................................112
6.
2無線空口波形設計.................................................................................................114
6.2.1
DVB-S2空口幀結構 ...................................................................................114
6.2.2
5G-NTN空口幀結構 ..................................................................................118
6.2.3波形設計
....................................................................................................124
6.
3一體化融合的空口協議棧結構 ................................................................................132
6.3.1
5G-A協議與衛星通信協議轉換 ...................................................................132
6.3.2衛星
5G-A/6G融合空口協議 ......................................................................133
6.
3.3各協議層的功能..........................................................................................134 小結 ............................................................................................................................138 參考文獻......................................................................................................................138
第 7章衛星相控陣多波束技術..........................................................................................141
7.
1衛星天線發展歷程.................................................................................................141
7.
1.1反射面多波束天線 ......................................................................................141
7.
1.2大規模相控陣天線 ......................................................................................143
7.
2衛星波束賦形技術發展歷程 ...................................................................................145
7.2.1固定波束
....................................................................................................146
7.
2.2可編程波束 ................................................................................................149
7.
2.3自適應波束成形..........................................................................................149
7.2.4預編碼
.......................................................................................................152
7.3
NTN衛星多天線技術標準.....................................................................................155
7.3.1
3GPP多天線傳輸標準................................................................................155
7.3.2
DVB-S2X多天線傳輸標準 ..........................................................................161
7.
4星地融合多波束技術 .............................................................................................166
7.4.1基於切換感知的單星多波束傳輸 ..................................................................166
7.
4.2基於異步幹擾消除的多星多波束傳輸............................................................171 小結 ............................................................................................................................175
參考文獻......................................................................................................................176
第 8章 NTN衛星互聯網一體化融合接入承載技術............................................................178
8.1多址接入技術
.......................................................................................................178
8.
1.1正交多址接入技術 ......................................................................................178
8.
1.2非正交多址接入技術 ...................................................................................181
8.
1.3多址接入方式比較 ......................................................................................188
8.2衛星路由算法
.......................................................................................................189
8.
2.1基於更新方式分類的衛星路由算法 ...............................................................189
8.
2.2基於任務需求分類的衛星路由算法 ...............................................................193
8.
2.3基於決策主體分類的衛星路由算法 ...............................................................196
8.
3衛星接入承載一體化分級設計的初步方案 ...............................................................197
8.
3.1接入承載異質資源的統一表征......................................................................198
8.
3.2端到端多用戶多業務的分級管控 ..................................................................198
8.
3.3基於分級結果的 QoS保障技術 ....................................................................199 小結 ............................................................................................................................201 參考文獻......................................................................................................................201
第 9章衛星互聯網天基邊緣智能技術................................................................................205
9.
1天基邊緣智能的基本概念.......................................................................................205
9.
1.1移動邊緣計算 .............................................................................................205
9.
1.2邊緣智能算法 .............................................................................................207
9.
2天基邊緣智能的基本模型.......................................................................................212
9.
2.1天基邊緣智能模型的性能評估......................................................................213
9.
2.2用戶卸載模型 .............................................................................................214
9.
2.3星上資源協同調度模型................................................................................218
9.
3基於通感算一體化的天基邊緣智能 .........................................................................225
9.
3.1感知計算增強通信——天基邊緣網絡通信實時性能優化 .................................226
9.
3.2通信計算賦能感知——天基邊緣網絡感知數據實時聚合壓縮 ..........................227
9.
3.3通信感知輔助計算——天基邊緣網絡計算節點動態最優化 ..............................229
9.
3.4通感算融合的性能指標評估 .........................................................................230 小結 ............................................................................................................................232 參考文獻......................................................................................................................232
第 10章衛星互聯網一體化算網融合技術 ..........................................................................236
10.1算力網絡
............................................................................................................236
10.
1.1算力與算力網絡的概念.............................................................................236
10.
1.2算力網絡的系統架構 ................................................................................237
10.
1.3算力網絡的基礎技術 ................................................................................239
10.
2衛星算力網絡......................................................................................................247
10.
2.1衛星算力網絡的概念 ................................................................................247
10.
2.2衛星算力網絡的系統架構 .........................................................................248
10.
2.3衛星算力網絡的關鍵技術 .........................................................................251
10.
3星地聯邦學習......................................................................................................263
10.
3.1聯邦學習.................................................................................................263
10.
3.2星地聯邦學習的系統架構 .........................................................................266
10.
3.3星地聯邦學習的關鍵技術 .........................................................................268 小結 ............................................................................................................................271 參考文獻......................................................................................................................272
第 11章 NTN衛星互聯網一體化融合組網孿生仿真驗證技術.............................................275
11.1仿真需求
............................................................................................................275
11.
2仿真技術基礎......................................................................................................277
11.
2.1仿真工具.................................................................................................277
11.
2.2設備模擬器 .............................................................................................279
11.
3仿真數字模型......................................................................................................285
11.
3.1衛星軌道動力學模型 ................................................................................285
11.
3.2傳輸波形模型 ..........................................................................................288
11.
3.3網絡路由模型 ..........................................................................................292
11.
3.4衛星遙測、運控和測控數據交互 ...............................................................296
11.
4仿真系統設計......................................................................................................299
11.
4.1平臺系統架構 ..........................................................................................300
11.
4.2鏈路仿真.................................................................................................304
11.
4.3動態運行數據方案 ...................................................................................305
11.5孿生仿真
............................................................................................................306
11.
5.1數字孿生的基本概念 ................................................................................306
11.
5.2數字孿生衛星的概念 ................................................................................306
11.
5.3數字孿生衛星的關鍵技術 .........................................................................308
11.5.4
NTN衛星互聯網一體化融合的數字孿生仿真設計 ......................................311 小結 ............................................................................................................................313 參考文獻......................................................................................................................313
第 12章 NTN衛星互聯網一體化融合組網通信新技術發展展望 .........................................315
12.1
6G天地一體化技術發展展望................................................................................315
12.
1.1標準化組織工作動態 ................................................................................315
12.
1.2未來應用場景 ..........................................................................................318
12.
2關鍵技術發展展望 ...............................................................................................320
12.
2.1星地多維立體組網的架構設計...................................................................320
12.
2.2天基高性能的在軌計算.............................................................................321
12.
2.3天基通感算一體化 ...................................................................................323
12.
2.4天地一體化網絡的數字孿生技術 ...............................................................323
12.2.5
NTN衛星互聯網一體化融合的空口傳輸技術.............................................324
12.
2.6新型天線技術 ..........................................................................................325
12.
2.7星間高速激光通信 ...................................................................................327
12.
2.8太赫茲通信 .............................................................................................329 小結 ............................................................................................................................330 參考文獻......................................................................................................................330
附錄 A縮略語 .................................................................................................................332
