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加速推进其低轨星座核心的建设,支持未来卫星互联网服务

2021 / 06 / 22 低轨星座核心 分享至

提供卫星物联网服务的典型代表是卫星应用。人造卫星紧急救援,卫星安全监控,卫星海上运输,卫星跨界物流,卫星智慧交通,卫星智慧城市,卫星智慧能源,卫星智慧农业等等。主要有交通运输、油气田、水利、环保、渔船以及消防报警。该卫星应用系统能够迅速、准确、广泛地收集全球环境参数。另外,各大航天巨头也在加快建设低轨星座的核心,为未来卫星互联网服务提供支持。

加速推进其低轨星座核心的建设,支持未来卫星互联网服务

天通一号、北斗系统都能为用户提供卫星物联网服务。鸿雁、虹云等低轨星座计划陆续发布,首个“天基物联网”被命名为“云行工程”,并由80颗低轨卫星构成。另外,九天微星的“瓢虫系列”7颗卫星已于2018年成功地投入使用,在野生动物保护、应急救援、船舶监测、物流追踪等方面开展了星座核心物联网验证工作。
目前的移动性管理技术主要针对蜂窝网络、无线局域网等典型地网的设计。卫星物联网的移动场景复杂、全球覆盖、用户群体庞大、需求不均衡等特点,对卫星物联网的移动管理提出了新的挑战。
地网主要由终端移动引起移动性切换,卫星物联网中的移动性切换采用双向触发方式。就终端而言,包括终端的位置移动(如个别移动、感测设备随车、动车移动等)和终端的业务需求移动。在网络中,从侧面看,包括卫星节点的高速运动,都会导致星地、星间、星间链路的断续连通,以及网络信道状态、网络拥塞等状态的改变。把上述端子和网络端两种移动引起的移动性切换称为双动现象。此外,终端端业务和移动场景的复杂度也会增加移动端双移动管理的难度。卫星物联网的业务种类繁多,所传送的数据类型、持续时间、业务量、频率、高峰时段等都是个性化的。最终移动距离和速度差异化明显,从个人低速移动到飞行器、导弹的超高速运动,移动范围从小块区域扩展到全球。在交通工具中,除了终端独立移动外,还有大量的终端群移动,如各类信息终端、个人可穿戴传感器等。与地面物联网相比,移动终端的移动性切换主要是由终端移动引起的,双移现象更为复杂。
第一,相对于地面上的千米覆盖而言,卫星节点的覆盖范围通常在几千米的范围内,可以同时进行大量的终端接入。第二,低轨卫星相对于地面高速运动,终端的视觉时间通常只有几分钟,比如 Iridium的单星覆盖时间大约是10 min。为了保证业务的连续性,终端需要在波束、卫星节点之间频繁切换。另外,由于星地大尺度信道的存在,使得移动性管理信令的传输时间延长,终端切换时延增大,效率降低。所以,卫星物联网的移动性管理需要考虑大量终端、频繁切换、信号传输时间延长等因素。
在不同地区,由于人口密度、经济发展水平等因素的影响,物联网应用呈现出需求不均匀的特点。考虑到对物流监控的业务需求,我国物流监控需求分布以“胡焕庸线”为界,东西部地区存在着较大的业务需求差异。由于卫星网络资源被均匀覆盖,地球自转和卫星结点运动使卫星结点可以交替覆盖业务密集和稀疏区,这就需要动态地调整资源调度策略,以适应移动性管理对不同覆盖区域的要求,保证业务连续性和服务质量。