【学习整理】天基移动通信网络

天基移动通信网络是一个以卫星通信节点为核心的无线移动通信系统，是由天基骨干网和卫星接入网（高、中、低轨）组成。具体组成方式如下：

1.地面骨干网可直接与天基骨干网直接相连，并通过以激光链路为主方式建立稳定的链路。

2.高、中、低轨接入网与天基骨干网络内部拓扑结构固定，可以建立稳定的子网链路。

3.天基、空基、海基、路基的用户无法直接与骨干天基网络连接，必须通过接入网。不同用户选择的接入网不同。（如天基用户连接高轨接入网）

4.在建立连接时，无论是用户连接接入网，还是接入网连接天基骨干网，都需要先通过低速链路发送连接请求，请求中包含地理位置等信息，请求成功后可建立告诉链路进行通信。其中，高速链路与低速链路的协议不同，尤其市低速链路不包括网络层。

天基移动通信网络不同于一般地面上的通信网络，在组网形式、网络节点特性以及所处的空间环境等使得它具有自身的特殊性。它既不同于传统地面固定网络，又不同于地面无线通信网络。其基本差别可归类为：拓扑动态、链路不稳定、时延大。

一、组网方结构面

.天基移动通信网络以星座方式进行组网，并通过星间链路建立网络。星座设计方式决定了卫星网络拓扑变化的特殊性——时变的周期性和规律性。

星间链路的建立降低了卫星网络对地面站的依赖，但星间链路的切换直接影响网络的传输性能，对卫星网络的路由、面向连接通信链路的建立机制和维护提出更高的要求。

1.动态性：天基移动通信网络中的核心路由器都是在轨运行的卫星节点，这是一种真正意义上的动态网络。其次，网络中的节点将按照一定的轨道运行，表现出了周期的和可预测的动态特性。，这是区别于传统的完全随机动态的Ad_Hoc网络。

2.与传统卫星通信系统区别：传统卫星通信系统需要通过地面站实现星间的通信，需要在卫星和地面站见多次折返，极大地增加了端到端的传输时延。星间链路则可以实现卫星之间的通信。

3.天基移动通信网络的重要特征：链路切换——星地链路切换和星间链路切换。其中，星间链路切换是由于卫星见的相对运动引起的星间链路中断或重新建立。

二、组网通信协议设计

由于其特殊的动态性，传统的网络模型——基于固定拓扑的图论建模，如最短路径算法，无法应用并推广到天基移动通信网络。应需针对卫星特殊的动态拓扑特性研究相应的网络建模方法。。因此寻找高效、简单且适用于拓扑动态环境的网络组网算法和协议市针对天基移动通信网络的特殊要求。

三、网络传输控制协议设计

由于卫星节点间空间距离大，且不断改变，使得卫星网络传输时延在整个通信时延中占据重要的地位，且这种时延是不断变化的。传统的TCP协议无法适应这种大时延和时延抖动。因此CCSDS于1999年提出一套空间通信协议——SCPS协议。

卫星的星上处理、交换、路由能力都要求更严格和复杂。而且由于卫星网络所处的空间环境存在各种干扰（太阳月亮等天体），这些干扰源产生的宇宙射线会影响星载设备与星间通信，降低通信链路的信道传输质量，因此需要对卫星通信协议有更高的要求。

天基移动通信网络由用户域、天基卫星接入网、、地面核心网三部分组成。

一、用户域

无论是通过应用程序连接的单一用户，还是在局域网内的用户，都需要通过用户-卫星空中接口模块与卫星进行无线数据传输。

二、天基卫星接入网（核心）

天基卫星接入网市由多个卫星节点通过星间链路组网构成，通过高层轨道和低层轨道的不同分布，使得每个卫星既具有接入功能又具有路由交换能力。具体功能如下：

1.在用户域中实现移动终端灵活高效的通信服务。

2.建立用户终端、卫星节点、对面核心网三者的无线连接，实现用户终端和卫星的双向数据传输，同时实现卫星和地面核心网之间的双向数据传输。

3.建立天基卫星接入网内卫星之间的通信连接路径，实现用户终端之间和关口站之间的数据的转发和处理。

三、地面核心网（地面控制和管理中心）

地面核心网由网络控制中心、卫星控制中心以及多个关口站组成。它们都是通过地面有线传输网相互连接和配合，以实现卫星控制、网络管理、用户管理、通信资源管理等功能。