6G時代的按需服務衛(wèi)星通信網絡

定　價：￥179.80

作　者：	匡麟玲晏堅陸建華靳瑾葛寧
出版社：	人民郵電出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787115603616	出版時間：	2023-03-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	128開	頁數(shù)：		字數(shù)：

內容簡介

　　衛(wèi)星通信網絡在彌補數(shù)字鴻溝和增強全球數(shù)字經濟服務健壯性等方面發(fā)揮著不可替代的作用，是未來信息通信基礎設施的重要組成部分。本書重點從衛(wèi)星通信網絡效能評估、星座設計、頻率使用方式、波束資源調度方式、按需接入管理、軟件定義衛(wèi)星通信網絡幾個方面，闡述按需服務衛(wèi)星通信網絡的設計理念與設計方法以及效能分析等。全書共 7 章，第 1 章介紹 6G 時代衛(wèi)星通信網絡的創(chuàng)新需求與發(fā)展趨勢，從科學、技術、工程 3 個方面分析按需服務衛(wèi)星通信網絡面臨的問題及挑戰(zhàn)；第 2 章結合衛(wèi)星廣域業(yè)務分布的時空非均勻特征，探討結合服務效益和服務成本的衛(wèi)星通信網絡評估準則，初步研究系統(tǒng)容量與星座規(guī)模及服務用戶規(guī)模的關系；第 3 章討論當前寬帶衛(wèi)星通信網絡多重覆蓋的新特征，重點闡述科學利用頻軌資源的泛同步軌道新理念，介紹按需覆蓋星座設計方法，并分析多重覆蓋效能；第 4 章討論非靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)頻譜共存時面臨的干擾規(guī)避和減緩問題；第 5 章和第 6 章圍繞衛(wèi)星通信網絡用戶鏈路資源按需管理需求，討論包括跳波束系統(tǒng)架構與調度策略、業(yè)務預測與接入資源管理等面向按需服務的通信技術設計方法；第 7 章介紹軟件定義衛(wèi)星通信網絡的概念，以及面向中低軌混合星座的軟件定義衛(wèi)星通信網絡架構，并給出控制面在線帶寬分配優(yōu)化方法與數(shù)據(jù)面星載可編程多協(xié)議處理交換架構等實例。本書可作為衛(wèi)星通信網絡相關專業(yè)研究生的參考用書，也可供從事衛(wèi)星通信網絡領域研究、系統(tǒng)設計與開發(fā)、網絡運營等工作的相關人員參考。

作者簡介

　　匡麟玲長江學者特聘教授，現(xiàn)任清華大學宇航技術研究中心副主任，北京信息科學與技術國家研究中心首席研究員、空天信息基礎研究部主任，清華大學第十一屆學術委員會委員，國家6G技術研發(fā)總體專家組專家。長期從事衛(wèi)星通信網絡、通信小衛(wèi)星系統(tǒng)等領域的研究工作，在衛(wèi)星通信等領域獲得多項創(chuàng)新科技成果，獲國家技術發(fā)明獎等獎項。曾擔任“靈巧通信試驗衛(wèi)星”工程任務副總師和衛(wèi)星總師，現(xiàn)任“智慧天網創(chuàng)新工程”總師。晏堅博士，北京信息科學與技術國家研究中心研究員。分別于1998、2001和2010年在清華大學電子工程系獲學士、碩士和博士學位。主要從事空間網絡體系結構與協(xié)議、星上處理與交換領域的研究工作，作為項目負責人先后承擔多項863計劃、國家自然科學基金課題研究，獲國家技術發(fā)明獎等獎項。曾擔任“靈巧通信試驗衛(wèi)星”工程任務副總師和星載計算機負責人，現(xiàn)任“智慧天網創(chuàng)新工程”副總師。陸建華清華大學教授，中國科學院院士，國家自然科學基金委員會黨組成員、副主任。IEEE Fellow，中國電子學會會士，中國人工智能學會會士，中國通信學會會士?，F(xiàn)任《中國通信》（英文版）主編，中國電子學會副理事長，國務院學位委員會信息與通信工程學科評議組召集人。主要從事空間網絡、寬帶無線通信、信息與信號處理等研究，取得多項創(chuàng)新科技成果，并在國家繞月探測、大容量微波接力系統(tǒng)等工程中獲得重要應用。獲國家自然科學獎二等獎、國家技術發(fā)明獎二等獎，以及“中國衛(wèi)星應用杰出貢獻獎”等獎項，被授予“探月工程嫦娥二號任務突出貢獻者”稱號。發(fā)表主要學術論文200余篇，獲國家發(fā)明專利80余項。靳瑾博士，副研究員，2011年畢業(yè)于北京理工大學導航制導與控制專業(yè)，之后進入清華大學力學流動站從事博士后研究工作，2013年起，先后進入清華大學宇航技術研究中心、北京信息科學與技術國家研究中心工作。主要從事空間信息系統(tǒng)研究，涵蓋航天器動力學與控制、航天任務分析、衛(wèi)星通信等內容，以技術負責人身份，承擔/參與了多項國家自然科學基金、863計劃課題研究和衛(wèi)星研制工程項目。曾擔任“靈巧通信試驗衛(wèi)星”工程任務總師助理和姿控分系統(tǒng)負責人，現(xiàn)任“智慧天網創(chuàng)新工程”總師助理。在靈敏航天器軌道姿態(tài)動力學與控制、多目標優(yōu)化設計、通信系統(tǒng)干擾分析與頻譜共存等領域取得豐富科研成果，發(fā)表學術論文30余篇，已申請/獲得國家專利授權20余項。獲中國通信學會科學技術獎一等獎（排名第3）和衛(wèi)星導航定位科學技術進步獎一等獎（排名第2）。葛寧清華大學研究員、博士生導師，現(xiàn)任清華大學宇航技術研究中心副主任，曾任清華大學電子工程系通信所所長。分別于1993和1997在清華大學獲得學士和博士學位。主要從事通信片上系統(tǒng)、短距離無線通信、寬帶無線網絡等方面的研究工作。先后負責國家重點研發(fā)計劃、科技重大專項、863計劃目標導向、973計劃課題和國家自然科學基金重點項目等。發(fā)表SCI論文40余篇，獲得專利授權20余項、集成電路布圖設計專有權2項。獲得2017年通信學會科學技術獎一等獎、2014年和2017年吳文俊人工智能科學技術進步獎一等獎、2020年電子學會科學技術獎一等獎、2016年電子學會創(chuàng)新團隊獎。

圖書目錄

第 1 章緒論 001
1.1 6G 時代的衛(wèi)星通信網絡創(chuàng)新 . 002
1.2 衛(wèi)星通信網絡的發(fā)展趨勢與按需服務 004
1.2.1 衛(wèi)星通信網絡的發(fā)展趨勢 . 004
1.2.2 按需服務衛(wèi)星通信網絡 006
1.3 按需服務衛(wèi)星通信網絡面臨的問題 . 007
1.3.1 科學問題 008
1.3.2 技術問題 009
1.3.3 工程問題 011
1.4 本書內容 013
參考文獻 014

第 2 章衛(wèi)星通信網絡的容量分析和效能評估 . 017
2.1 引言 . 018
2.2 基于隨機幾何的衛(wèi)星通信網絡性能分析方法 019
2.2.1 隨機幾何基本概念 . 019
2.2.2 衛(wèi)星通信網絡模型與評價指標 020
2.2.3 衛(wèi)星通信網絡的通信鏈路特征 026
2.3 衛(wèi)星通信網絡效率評估 028
2.3.1 衛(wèi)星通信網絡效率定義 029
2.3.2 衛(wèi)星通信網絡業(yè)務分布與網絡效率分析 031
2.4 衛(wèi)星通信網絡容量分析評估 . 039
2.4.1 衛(wèi)星下行鏈路容量分析 040
2.4.2 衛(wèi)星上行鏈路容量分析 041
2.5 本章小結 054
參考文獻 055

第 3 章按需覆蓋星座設計方法與效能分析 059
3.1 引言 060
3.2 現(xiàn)有衛(wèi)星通信網絡特點與需求 062
3.2.1 典型的衛(wèi)星通信網絡 . 062
3.2.2 特點與按需覆蓋需求 . 065
3.3 星座構型與覆蓋特性 . 066
3.3.1 星座構型設計考慮因素 066
3.3.2 常見星座構型及參數(shù) . 068
3.3.3 星座覆蓋特性 069
3.4 覆蓋重點區(qū)域的星座設計 071
3.4.1 泛同步軌道星座設計 . 071
3.4.2 按需覆蓋的星座設計方法 074
3.5 星座多重覆蓋特性與效能分析 078
3.5.1 典型星座的覆蓋特性與效能 . 079
3.5.2 用戶視角下星座覆蓋特性與效能 082
3.6 本章小結 086
參考文獻 087

第 4 章衛(wèi)星通信系統(tǒng)間頻譜共存與干擾減緩處理 089
4.1 引言 090
4.2 NGSO 衛(wèi)星通信系統(tǒng)間干擾分析方法 093
4.2.1 干擾分析基礎知識與一般方法 093
4.2.2 O3b 系統(tǒng)對 OneWeb 系統(tǒng)信關站的干擾分析 101
4.2.3 Starlink 系統(tǒng)對 OneWeb 系統(tǒng)用戶站的干擾分析 104
4.3 NGSO 衛(wèi)星通信系統(tǒng)間干擾減緩方法 108
4.3.1 非合作干擾減緩方法 108
4.3.2 多星座間合作干擾減緩方法 118
4.4 本章小結 130
參考文獻 131

第 5 章面向按需服務的衛(wèi)星通信跳波束技術 . 133
5.1 引言 . 134
5.2 衛(wèi)星跳波束系統(tǒng)架構與實現(xiàn)方法 135
5.2.1 衛(wèi)星跳波束系統(tǒng)模型 135
5.2.2 衛(wèi)星跳波束實現(xiàn)架構與超幀格式 . 140
5.3 衛(wèi)星跳波束資源調度方法 150
5.3.1 單星跳波束系統(tǒng)與資源調度方法 . 150
5.3.2 多星跳波束系統(tǒng)與資源調度方法 . 165
5.4 本章小結 178
參考文獻 179

第 6 章面向按需服務的衛(wèi)星通信網絡上行資源管理 . 181
6.1 引言 . 182
6.2 衛(wèi)星通信網絡業(yè)務分析 183
6.2.1 時空非均勻業(yè)務的預測及資源管理流程 183
6.2.2 業(yè)務預測模型 184
6.3 衛(wèi)星通信網絡上行資源管理架構與關鍵技術 185
6.3.1 資源管理架構 185
6.3.2 上行鏈路資源管理關鍵技術 186
6.4 基于業(yè)務預測的上行鏈路資源管理 . 188
6.4.1 冗余優(yōu)化的重復時隙 ALOHA 協(xié)議. 188
6.4.2 自適應更新間隔的接入控制方法 . 197
6.4.3 面向混合業(yè)務的隨機接入與數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)合資源管理方法 . 209
6.5 本章小結 221
參考文獻 222

第 7 章面向按需服務的軟件定義衛(wèi)星通信網絡 . 225
7.1 引言 226
7.2 軟件定義衛(wèi)星通信網絡系統(tǒng)架構 227
7.2.1 軟件定義衛(wèi)星通信網絡技術發(fā)展歷程 228
7.2.2 軟件定義衛(wèi)星通信網絡總體架構 231
7.2.3 軟件定義衛(wèi)星通信網絡關鍵技術面臨的挑戰(zhàn) 232
7.2.4 中低軌混合星座的軟件定義衛(wèi)星通信網絡 . 235
7.3 控制面與數(shù)據(jù)面按需服務關鍵技術 . 238
7.3.1 軟件定義衛(wèi)星通信網絡半中心式流量工程算法 239
7.3.2 軟件定義衛(wèi)星通信網絡星載可編程多協(xié)議數(shù)據(jù)面 . 262
7.4 本章小結 272
參考文獻 272
后記 . 277
名詞索引 279