成果名称

        全球移动宽带卫星互联网系统网络架构及技术方案总结报告及路由原型系统

类型（论文，奖励等），级别（期刊影响因子，奖励级别），项目背景或支持渠道；

        A.类型

        论文：SN-VNE: A Virtual Network Embedding Algorithm for Satellite Networks（会议：IEEE CIC ICCC Workshops 2019）

        B.项目背景

        全球低轨卫星网络体系架构是多个低轨卫星构成的可以进行实时信息处理的大型的卫星系统。多个卫星组成的通讯系统可以实现真正的全球覆盖，蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术也为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。

每个卫星有4条星间链路、1条对地天线。同时，基本部分的卫星通过基本星星间链路构成网状拓扑。平均下来，每个卫星服务单个用户能够持续十几分钟。星间链路选择单星链路，单星链路具有4条星间链路，含有2条同轨链路和2条异轨链路，同时反向缝一侧没有异轨链路。单星链路的同轨链路相对关系稳定，不会出现变换状态，而异轨链路在纬度高时会被关闭。

        全球低轨卫星网络体系可以支持多项业务：

        1)智能终端话音业务。

        2)互联网接入。

        3)5G物联网。

        4)移动广播。

        5)导航差分增强。

        6)航空、航海监视。

成果依托什么项目（课题），开展了哪几项内容研究；

        针对随时随地的互联网接入和按需定制的业务服务需求，依托“全球移动宽带卫星互联网系统网络架构及技术方案”项目，主要研究了以下四项内容：

        A.支持海量用户的空间卫星网络体系架构及组网技术；

        ● 提出面向海量用户的低轨卫星网络系统架构的设计；

        ● 提出基于上述架构的网络编址方案；

        ● 提出低轨卫星网络的移动性管理方案；

        ● 提出基于5G的低轨卫星网络通信流程；

        ● 提出面向低轨卫星网络的虚拟化分级服务。

        B.面向高动态网络拓扑和海量用户的空间卫星网络路由方案；

        ● 提出结合分区服务的快照路由算法；

        ● 提出“静态路由+动态路由”的路由策略；

        ● 提出基于快照序列算法的负载均衡策略；

        ● 提出单星覆盖范围下的波束切换策略和端到端传输层控制策略。

        C.基于SDN的高性能空间卫星网络仿真平台；

        ● 提出基于SDN的低轨卫星网络仿真架构；

        ● 提出基于SDN的低轨卫星网络仿真平台的建设方案；

        ● 提出控制平面、数据平面、终端系统、实物外接、STK、流量发生器等各分系统的详细实现技术。

        D.新型空间卫星网络网管实施方案。

        ● 提出宽带卫星网络管理系统动态分区域管理架构。

        ● 提出宽带卫星网络管理系统分功能模块架构方案。

        ● 提出配置管理、故障管理、计费管理、性能管理、安全管理五个管理模块的具体实现内容和工作流程。

项目成果突破了哪几项关键技术，形成哪些产品、装备，发表多少篇论文，授权专利几项等？

        该项目突破了多项关键技术，包括支持海量用户的5G空间卫星网络体系架构、高动态网络拓扑下组网与路由技术、新型空间卫星网络管理方案等前沿应用技术的研究，并搭建了基于SDN的高性能空间卫星网络仿真平台，促进学术研究到大规模应用的成果转化，形成完整的空间网络产业链的形成。

        该项目形成了一套面向高动态网络拓扑和海量用户的空间卫星网络路由原型系统，在国际会议上发表论文1篇，申请国家发明专利2项。

成果在哪些地方推广应用，合同额达到多少？

无。

成果在行业引领作用，经济效益和社会效益，可附上2-3张展现项目成果的图片。

        低轨卫星通信系统具有覆盖区域广、受地形地貌影响小和不受自然灾害影响等特点，非常适合偏远地区通信、特种行业应用、边海防防务、境外通信和重大灾害中的应急通信等应用。在应急、国防、政府、商业等领域均占有重要的一席之地。

图1 仿真效果图

        本系统拟采用纯IP的网络构架，将网络中信令交互最频繁的网元承载在地面，星间网络主要负责接入和路由转发功能，以尽量减少星上资源的使用。对于星间的路由系统，通过结合卫星网络本身的规律性变化，采用动静结合的路由方案，节省星上剩余计算资源，保证星间网络的弹性。全面地提出了星与星之间切换、单星覆盖范围下的单波束切换以及地面用户的移动性管理问题的解决方案，并采用DSCP和网络虚拟化进行了分级服务，列出了用户基本通信阶段的信令流程，系统具备完备性以及未来可实现性。

        仿真平台采用现有的SDN网络架构，可仿真新型网络协议，并且保留了原有的路由协议，可以验证传统网络的准确性。该平台向新型网络演进也代表了卫星网络技术的进一步发展，可以增强网络架构的可扩展性。同时，采用半实物仿真的模型可以增加仿真结果的可靠性、真实性，为卫星网络的进一步发展提供基础。因为采用SDN网络架构，该实验平台也可以良好的契合到未来网络的体系中，标志着整个网络的发展，相比于现有的卫星试验床架构，极大的打破了现有的固定思维，让卫星网络更进一步发展。

未来愿景等后续工作。

        在后续工作中，基于SDN的高性能空间卫星网络仿真平台方案可以与CENI结合，为空间网络的仿真提供大规模的仿真环境。CENI试验床集成了强大的信息存储系统，在资源复用原则的支持下，该存储系统能够充分满足任意用户的信息收集保存需求，且不造成资源浪费。网络管理员和试验参与者还可以利用试验床集成的数据分析系统进行精细化和深度的数据分析，可以为空间网络仿真平台提供准确、高效的仿真结果分析，为空间网络的实现提供全面、可靠的数据支持。另外，CENI有着便利的异构网络和资源的开放接入的优势，支持多种平台互连，提供统一的资源管理与调度，并向用户提供灵活、开放、统一的服务接口，CENI也支持不同级别异构资源的开放接入和快速灵活加载，为试验用户提供丰富的试验环境。基于SDN的低轨卫星仿真环境中的星间网络是一个私网，可以作为CENI中的一个大型边缘网，可支持现有卫星运控站网络、现有IP公网的互联，支持卫星路由器设备的接入、支持密集组网和用户无感知切换，进行在轨真实流量的验证，使仿真更加真实、可靠。同时，在卫星升空后，可以将CENI作为天地一体化中的地基网络，为天地一体的网络应用服务、运维管控提供支撑。