摘要 - 非事物网络(NTN)对于无处不在的连通性至关重要,可在遥远和非层面区域提供覆盖范围。但是,由于目前NTN是独立运作的,因此他们面临诸如隔离,可扩展性有限和高运营成本等挑战。与地面网络集成卫星的明显,提供了一种解决这些局限性的方法,同时通过应用人工智能(AI)模型实现自适应和成本效益的连接。本文介绍了Space-O-Ran,该框架将开放式无线接入网络(RAN)原理扩展到NTN。它使用分布式空间运行智能控制器(Space-rics)的层次结构闭环控制,以动态管理和优化两个域之间的操作。为了启用自适应资源分配和网络编排,所提出的体系结构将实时卫星优化和控制与AI驱动的管理和数字双(DT)建模集成在一起。它结合了分布式空间应用程序(SAPP)和分离的应用程序(DAPP),以确保在高度动态的轨道环境中的稳健性能。核心功能是动态链接接口映射,它允许使用卫星上的所有物理链接适应特定的应用程序要求并更改链接条件。仿真结果通过分析不同NTN链接类型的LAS限制来评估其可行性,表明群集内协调在可行的信号延迟范围内运行,而将非实时时间任务降低到地面基础架构对地面基础设施的降低可以增强对第六代(6G)网络的可扩展性。
摘要 — 巨型卫星星座现已成为现实,包含数千个节点。然而,在非地面网络 (NTN) 中有效协调多跳路径和分布式处理任务仍然是一个巨大的挑战。将 NTN 系统集成到 5G 蜂窝网络中需要创新地调整软件定义网络 (SDN) 和多接入边缘计算 (MEC),以适应 NTN 的动态环境。在此背景下,我们提出了 MeteorNet,一种专为卫星星座设计的最先进的仿真工具。MeteorNet 通过在不同网络层上实施空间轨道、地球自转计算和 Linux 网络接口,准确地复制 NTN 的行为。结合基于 sFlow 的连续测量系统,MeteorNet 在集中式数据库中编译关键开关变量,从而为创建逼真的合成数据集提供了一种独特的方法。由于操作系统稀缺,且由于专有限制而无法从少数现有系统获取准确数据,因此合成数据集的相关性在 NTN 中至关重要。这些数据集对于制定和训练智能控制算法和机器学习 (ML) 模型以促进 NTN 中的 SDN 和 MEC 进步至关重要。为了说明这种方法的有效性,我们探索了一个具有环形拓扑的现实网络案例研究,展示了数据模型如何描述 NTN 的复杂路由和边缘计算协议。索引术语 — 卫星星座、软件定义网络、多接入边缘计算、合成数据集、机器学习。
那么,为什么现在情况有所不同,NTN 能否取得更大的成功?有几个因素共同作用。首先,随着新型可重复使用卫星进入市场,卫星部署成本正在大幅下降。SpaceX 是该领域一家非常知名的公司,其可重复使用技术有助于降低成本。一旦进入门槛足够低,市场就会向非政府参与者开放。第二个因素是空中接口的标准化。5G 的差异化因素之一是波形设计灵活,包括支持非地面部署。这使得大容量(地面)技术可以重复用于 NTN 用例,包括重复使用 5G 生态系统组件、接口和软件堆栈。这降低了复杂性和时间线,从而降低了成本和风险。第三个因素是市场需求。世界上一半未得到服务的人口既是巨大的市场机会,也是获得政府资助的一种方式。
ITU IMT 2030 和其他愿景表明,6G 的未来架构正在朝着与地面网络融合的多层空间网络发展。卫星是该网络的主要元素,正在发展为包含大型星座的互连多轨道。英国的传统是大型 GEO 卫星,但随着向星座制造的转变,需要进行变革和重组。蓬勃发展的英国小型卫星社区的存在应该在这一变化中发挥作用。卫星运营是英国的另一个优势,但随着三家运营商中的两家在 2023 年与欧洲和美国的主要公司合并,其持续发展可能会受到威胁。随着机载设备越来越依赖数字处理,对半导体存储和处理器海外供应链的依赖成为竞争的潜在障碍。HAPS 和 UAS 中 NTN 的其他组成部分是新兴元素,但具有一些英国需要培育的优势。
摘要 — 量子技术越来越多地被公认为突破性的进步,它利用纠缠和隐形传态等量子现象,重新定义计算、通信和传感领域。量子技术提供了一系列有趣的优势,例如无条件安全性、大通信容量、无与伦比的计算速度和超精确传感能力。然而,它们的全球部署面临着与通信范围和地理边界相关的挑战。非地面网络 (NTN) 已成为解决这些挑战的潜在解决方案,它通过提供自由空间量子链路来规避光纤固有的指数损耗。本文深入研究了量子技术与 NTN 之间的动态相互作用,以揭示它们的协同潜力。具体而言,我们研究了它们的集成挑战以及促进量子和 NTN 功能共生融合的潜在解决方案,同时确定了增强互操作性的途径。本文不仅对相互优势提供了有用的见解,而且提出了未来的研究方向,旨在启发进一步的研究并推进这种跨学科合作。
摘要 — 正在进行的数字化转型引发了各种新网络应用的出现,这些应用需要尖端技术来提高其效率和功能。该方向的一项有前途的技术是数字孪生,这是一种设计和管理具有高度自动化、智能化和弹性的复杂信息物理系统的新方法。本文讨论了使用数字孪生技术作为非地面网络 (NTN) 建模的新方法。数字孪生技术可以创建实时运行的精确数据驱动的 NTN 模型,允许快速测试和部署新的 NTN 技术和服务,同时促进创新和降低成本。具体而言,我们提供了将数字孪生集成到 NTN 中的愿景,并探讨了主要的部署挑战以及 NTN 领域内的关键潜在支持技术。最后,我们提出了一个案例研究,该研究采用数据驱动的数字孪生模型在开放式无线接入网络 (O-RAN) NTN 架构中进行动态和面向服务的网络切片。索引词——人工智能、数字孪生、非地面网络(NTN)、卫星通信。
直到最近,所有蜂窝网络都局限于地球,但非地面网络 (NTN) 提供了扩大覆盖范围的巨大潜力。这对于发展全球 5G 连接以及实现各种新兴企业级 5G 用例特别有利。第三代合作伙伴 (3GPP) 的最新 5G 规范 (Release 17) 首次包括对基于卫星的 NTN 的支持。过去,5G 标准未能支持卫星和地面网络的集成,因为 3GPP 的职责至少在最初并不是将 5G 网络之外的关键技术推动因素 (如边缘计算或 AI) 集成为架构的固有部分。
残余多普勒 = max(f residual1 -f residual2 ) 差分延迟 = max(T prop2 – T prop1 )
“第一次太空时代”是由 1957 年 10 月俄罗斯发射的 Sputnik 1 引爆的。美国和苏联为获得和保持太空优势而展开的激烈竞争创造了一个争夺领域。在此期间,大多数进入轨道的系统都是为军事行动而设计的。1991 年苏联解体,标志着冷战的结束,美国及其盟国成为“第一次太空竞赛”的赢家。1991 年的沙漠风暴行动标志着太空能力首次作为传统军事规划、后勤和作战的组成部分。全世界都目睹了美国利用其太空能力为系统提供精确的目标信息,并使得制导精确弹药的使用产生了毁灭性的后果。沙漠风暴行动的有效性促使其他国家注意到太空提供的诸多优势并试图复制美国的太空能力。这标志着向“第二次太空时代”的过渡。目前,太空和传感技术的进步和创新使商业公司和美国和俄罗斯以外的其他国家(如中国、欧盟成员国、日本、加拿大和印度)能够加入太空竞赛。具体来说,商业公司正在竞相降低进入太空的成本并颠覆与太空相关的行业。国家和商业利益相关者对太空的投资激增标志着“第三次太空竞赛”的开始。许多国家将太空视为作战领域,商业公司正在提供曾经仅供军方使用的服务,商业巨型星座正在兴起。法律、法规和行为规范面临着跟上快速变化的挑战。由此产生的驻留空间物体 (RSO) 激增,包括国家或独立商业实体拥有和运营的空间碎片和航天器。这些航天器可以动态机动,需要对所有地对空、空间、空对地和地球外的作业进行近乎实时的空间监视,以确定归因、确定意图并确保飞行安全。这种太空监视必须持续进行,以识别、跟踪、检测变化并区分运行中的航天器和碎片。