卫星地面融合网络：技术、架构与应用_张佳鑫_9787563564385

6G时代的到来为星地融合网络的发展带来了新的机遇，通过星地融合网络的优势为用户提供更加全面的优质服务是下一代移动通信的大势所趋，对于空天地一体化通信网络的研究又将迎来新一波热潮，本书便在此背景下应运而生。
本书由浅入深，从卫星地面融合网络的基本概念、发展历史出发，介绍了融合网络架构的演进过程，概述并讨论了融合网络的典型场景及其链路特征；此外，本书还进一步分析了星地融合网络接入控制、回程与切换等问题，并介绍了网络性能、路由策略、缓存组播、计算任务卸载、频谱资源分配等方面的内容。

第1章5G网络需求、架构与6G愿景1
1.15G网络发展现状1
1.25G关键技术2
1.2.1无线大数据技术4
1.2.2边缘计算技术4
1.2.3信息中心网络5
1.3卫星通信发展现状5
1.45G星地融合应用场景及性能要求6
1.4.1ITU7
1.4.23GPP9
1.5星地融合网络面临的问题与挑战9
1.66G愿景11
1.7小结12
第2章卫星地面融合网络概述13
2.1通信、导航、遥感卫星13
2.2低轨、中轨、高轨卫星13
2.3典型的卫星通信星座14
2.3.1INMARSAT14
2.3.2铱星星座14
2.3.3Walker星座15
2.3.4Kuiper星座16
2.4卫星地面融合网络17
2.4.1卫星地面松耦合网络19
2.4.2卫星地面紧耦合网络19
2.5国内卫星网络融合现状及前景20
2.6小结21
第3章卫星地面融合网络应用场景与研究进展22
3.1卫星地面融合网络典型场景22
3.1.1eMBB增强型移动宽带通信业务场景用例22
3.1.2mMTC大规模机器类通信业务场景用例23
3.2卫星地面融合网络标准化研究进展23
3.2.13GPP标准化组织23
3.2.2ETSI24
3.3卫星地面融合网络的国外研究进展25
3.3.15GPPP项目26
3.3.2SANSA项目26
3.3.3SatNEx IV项目27
3.3.4DUMBO项目28
3.3.5小结28
3.4国外卫星地面融合网络商用航天发展29
3.4.1SpaceX公司与星链计划29
3.4.2OneWeb公司30
3.4.3O3b公司31
3.4.4小结32
3.5国内卫星地面融合网络主要项目发展32
3.5.1北斗卫星导航系统32
3.5.2虹云工程33
3.5.3鸿雁工程33
3.5.4天地一体化重大工程33
3.5.5小结34
第4章卫星地面融合网络架构35
4.1卫星通信系统架构35
4.1.1卫星通信系统组成35
4.1.2卫星通信系统接口37
4.23GPP卫星地面融合网络演进39
4.2.1典型架构39
4.2.2典型场景40
4.3卫星地面融合网络系统架构40
4.3.1基于SDN/NFV的卫星地面融合网络架构42
4.3.2基于CDN的卫星地面融合网络架构45
4.3.3基于CR的卫星地面融合网络架构47
4.4卫星地面融合网络面临的问题与挑战49
4.4.1异构网络管理49
4.4.2卫星网络的高延时49
4.4.3安全问题50
4.5小结50
第5章卫星地面融合网络星地链路特征51
5.1星地融合网络信道模型与特征51
5.1.1卫星点波束天线辐射特性51
5.1.2路径损耗和阴影衰落51
5.1.3其他衰落特征54
5.2多普勒频移与时延55
5.2.1多普勒频移55
5.2.2时延56
5.3典型场景下的多普勒频移和时延57
5.3.1地球静止轨道卫星57
5.3.2非对地静止卫星59
5.4小结62
第6章卫星地面融合网络接入控制63
6.1卫星地面融合网络接入类别63
6.1.1连续服务63
6.1.2泛在服务63
6.1.3扩展服务63
6.2卫星地面融合网络接入场景64
6.2.1卫星地面网络直接的路由64
6.2.2卫星覆盖的广播与多播64
6.2.3带有卫星网络的物联网:天基物联65
6.2.4卫星组件的临时使用65
6.2.5在卫星上进行路由选择66
6.2.6卫星跨境服务连续性66
6.2.7全球卫星覆盖67
6.2.8通过5G卫星接入网间接连接68
6.2.9新空口（NR）与5G核心直接的5G固定回程69
6.2.105G移动平台回程70
6.2.115G覆盖到场所70
6.2.12远程服务中心与海上风电场的卫星连接71
6.3基于5G卫星网络的架构72
6.4小结75
第7章卫星地面协作网络性能研究76
7.1研究背景76
7.2控制与业务分离的卫星地面协作异构网络系统模型77
7.2.1接入方法79
7.2.2资源管理方法80
7.2.3带宽分配方法80
7.2.4休眠方法80
7.3卫星地面协作稀疏网络接入控制理论和方法研究80
7.3.1稀疏网络覆盖概率81
7.3.2稀疏网络的容量82
7.3.3稀疏网络能量效率83
7.4卫星地面协作密集网络资源管理理论和方法研究84
7.4.1密集网络服务覆盖率85
7.4.2密集网络吞吐量87
7.4.3密集网络能量效率87
7.5仿真验证88
7.5.1稀疏网络性能分析89
7.5.2密集网络性能分析91
7.6小结96
第8章卫星地面融合网络回程与切换97
8.1卫星地面融合回程网络优点97
8.2卫星地面融合回程网络关键技术99
8.2.1无线资源管理99
8.2.2SDN架构99
8.3卫星地面融合回程网络切换100
8.3.1卫星地面融合回程网络切换机制100
8.3.2卫星地面融合回程网络架构与建模101
8.3.3卫星地面融合回程网络切换仿真105
8.4卫星地面融合回程网络面临的挑战107
8.5非地面网络切换107
8.5.1非地面网络切换分类及信令交互流程107
8.5.2非地面网络切换机制110
8.5.3非地面网络切换失败的判定与建模112
8.5.4非地面网络切换流程简化与建模113
8.5.5非地面网络切换面临的挑战113
8.6小结114
第9章卫星地面融合网络路由策略115
9.1卫星网络路由建模115
9.1.1虚拟拓扑建模115
9.1.2虚拟节点建模116
9.1.3多层卫星网络路由建模117
9.1.4卫星QoS路由建模117
9.1.5其他模型117
9.2卫星网络路由算法118
9.2.1虚拟拓扑路由算法118
9.2.2虚拟节点路由算法119
9.2.3多层卫星网络路由算法121
9.2.4卫星QoS路由算法122
9.3小结124
第10章卫星地面融合网络缓存组播125
10.1广播机制125
10.2组播机制125
10.3卫星地面融合网络的缓存组播（多播）机制127
10.4小结131
第11章卫星地面融合网络计算任务卸载132
11.1卫星任务卸载模型132
11.1.1星地融合网络计算卸载架构132
11.1.2星地混合计算卸载模型133
11.2星地融合任务卸载机制135
11.2.1星地控制群机制135
11.2.2密集用户计算卸载流程136
11.2.3稀疏用户计算卸载流程137
11.3多级边缘计算迁移模型138
11.3.1多级边缘计算网络架构138
11.3.2多级边缘计算模型139
11.4多级边缘计算迁移机制140
11.4.1多级边缘计算迁移流程140
11.4.2多级边缘计算迁移机制141
11.5小结142
第12章卫星地面频谱资源分配145
12.1星地融合网络干扰分析145
12.2卫星地面融合网络波束成形技术146
12.3卫星地面融合网络干扰消除技术147
12.4频谱感知技术148
12.5小结151
第13章卫星地面融合网络应用152
13.1星地物联网152
13.2应急救灾153
13.3地质监测153
13.4小结154
参考文献155
缩写词汇编166

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