各位嘉宾，各位听众，大家好，我是来自北邮的刘江，我们主要是做地面网络研究，SDN的。

今天卫星网络是提供一个新的视角，讲了很多东西，我们提供一种，从网络方面的视角，来给大家汇报一下我们的思考。

我今天汇报主要是三部分，第一个是为什么我们要研究低轨卫星网络，第二个是低轨卫星网络组网问题思考，第三个是我们现在未来网络试验设施助力卫星网络创新。

首先从第一个部分，我们研究低轨卫星网络的意义是在于，我们从网络的角度，来提供一个视角，今年的we aresociai发布了一个数据，现在全球互联网人数是76.76亿，互联网人数是43.9亿，我们做了一个简单的减法发现，地面上还有43%的增长空间，没有上网可能是经济落后，没有需要上网的需求。但是报告的研究还有一个很有意思的地方就发现，大多数互联网使用时间，最长的国家和地区，往往都是发展中甚至是不发达的地区，这说明一个什么问题呢？互联网是比较便宜的信息消费。我们把更多的用户拉进来，让这个网络覆盖更多的人，这是一个很好的目标。

张教授在物联网里面已经说得很详细了，我们将来如果有低轨卫星网络，可以对稀疏地区，比如说海洋地区进行覆盖，如果能够全天24小时联网，我可以调需要地区的数据，可以有一个全新的商业模式。跟GEO卫星相比，LEO在500—1500公里的海拔高度运行。刚才更详细介绍了这部分，国外的低轨卫星网络计划，已经解决了覆盖的问题，比如说马斯克今年说要发1万2千颗，说不定跟亚马逊业务重叠的京东或者阿里巴巴也会有发射卫星的需求。

我们做了一个不是特别恰当的对比，无星间链路的低轨卫星网络数据就近落地，依赖地面的回传网络，有点像wifi，低轨网络可以独立成网，可以摆脱限制，手机接入，后面所有事情可以进行组成服务器提供服务了。有质量保障的服务，还有网络能不能做到安全可控的角度来说，星间电路还是非常必要的。

卫星的组网从20年前，一星活跃的时候就可以看到非常多的，过去20年地面网络有很多新的技术，比如说典型的像SDN的技术，热度曲线，从2014年到2018年逐渐发展起来，逐渐从部署到落实，除了SDN以外，还有很多的有关协议内容转发，人工智能大数据，我们在尝试这些技术有没有可能融入到低轨运行网络的设计中，为低轨运行的发展带来新的活力，这是我们的想法和思考。

接下来是一些具体的，我们在研究中碰到的问题，什么给一个组网简单的定义，我们要研究问题的范畴是什么，我们理解组网是基于网络的技术与协议，使用软硬件连接构成网络，并服务于业务的过程。打算在组网里面讨论四个问题，第一个是体系架构，其实更多的是计费的问题，路由转发的方法，最后一些其他，我认为值得研究的技术点，都可以提供给各位讨论。

首先我们先探讨一下体系架构，我们叫做面向综合业务，也就是说我们认为将来低轨卫星网络上面要承载非常多的业务类型，包括现在的语音通信、数据业务甚至物联网都有可能承载在上面，这样的话我们借鉴一下地面的网络，因为我们对地面运营商比较熟，他们有三张网，一个是固网，就是大家平日上网接入的宽带，还有一个是流量，还有一个移动通信，出现了不限量，当然是限制速度的。还有第三种是我们的专线接入网，比如说联通是A网，那个是给家庭用户专线接入，那个计费更复杂，还有中间链路服务质量保障。一方面我们总结，卫星上流量肯定比现在地面移动通信还是要更珍贵的，努力方向是降低了资费，所以我们在对卫星流量更加精准计量使用。另外一方面卫星资源又受限，很难开发复杂的计费的模块，来实现计费的过程，这其实是一个解决的矛盾和问题。我们希望能够探讨设计一个卫星网络架构。

我们只是做了初步的尝试，有3gpp的模式，我们自己做了一些尝试和思考，就是看里面网源的模型，我们把部分需要复杂计费的放在后面，用户之间语音通信的业务模型，我们探讨了一种时长带宽的模式，还有数据业务，我们探讨带宽在出口流量来计费的模式，初步尝试了计费架构，因为我觉得计费和业务其实是生命力很重要的考量。

第二个是移动性切换的问题，现在地面移动性切换非常好，固网其实是没有的，移动通信的切换做得很好，他们其实是基于大量计算能力和资源来做的。这些功能在卫星网络上其实是没法去直接承载在星上面的，我们觉得应该从网络设计的角度，设计一种网络内生，也就是说这个网络本身具有一定支持的能力，你就可以直接使用这个网络的时候能够享受到这种好处。我们对这个问题进行了稍微深入一点的分析，我们把四种移动性切换的场景讨论出来了，一共有四种。第一种是用户终端相对于反面的移动性，你在道路上开车或者是走路，或者坐火车。第二种是卫星之间的移动性，低轨卫星网络一直是在移动的，同轨道面是相对固定的连接，但是低轨道面左右两边的连接会交换。这个交换可能十几分钟会发生一次。第三种是卫星覆盖的区域，卫星照在地面的区域，针对用户终端在不断切换，不断有用户切进来或者切出去。最后一种模式，卫星覆盖区域，相对于地球表面的移动性，低轨卫星不会一直刷精度的区域，会沿着地球的覆盖面会水平移动。没法做出周期性的，导致不仅是前后偏，这个是更难处理的。

针对这四种问题，我们想下面的方法，第一个是确定位置，就是卫星、地面或者是用户他们的编制是什么。

其实这个问题比较复杂听起来，有一个比较简单的原则是什么呢？我们要探讨一下，我们首先网络找到一个不动点，那么我们找的是什么样的不动点呢？通过第一个终端编制来找到这个不动点，方法是什么呢？考虑刚才四种东西，我觉得地面，用户相对地面，是相对最少的，也就是说很有可能，比如说因为卫星覆盖区域是几百公里、上千公里，平时在一个城市内活动，甚至在省里面的活动都有可能不会切出一个地面的大区，这样是可以接受的。所以我们希望在编制过程中，尤其是用户终端编，在前面网络端引入一个大区块，跟地面服务区是相对应的，有可能会出现一个情况坐飞机，跑得比较远，做重新终端的注册和重新的地址分配就可以了，这是第一个终端编制。

第二个星上编址，简单来说在一颗卫星的1轨道面和2轨道面有不同的面，跟后面的路由算法也有一个帮助。

基于前两个的问题，第三种和第四种是这么考虑的，我们用户针对地面固定用户的移动左右的偏离，第一个阶段是理想情况，假定我们在不偏离的情况下，前后不偏，左右也不偏，每个地面大区上面是有一套虚拟的。这个我们直接用解耦的编制，维护地面分区和投影分区之间的影射表关系，通过地理位置来查找卫星，路由到卫星交给终端用户，这是理想的情况。最后我们采取了一种这样的方法，一颗卫星和周围六颗卫星临近关系的用户表，如果我最后一颗卫星是覆盖不到我的终端用户的话，通过这张表可以找到周围哪一颗可以帮我最后一条的转发，补充这个不确定性。一般通过这两种手段叠加，都可以完成U1到U2数据的传送。

下面探讨第三个问题，鲁棒性的路由机制，考虑卫星之间的时候，地面是比较常用的陆游算法，是没法直接搬上来的，因为我们卫星数据跟踪会经历一次变化，对于整个系统的影响，和链路带宽也是非常宝贵，不是一个很好的办法。所以我们希望把这个问题也是拆成两部分，第一部分是利用卫星移动切换的变化的特点，还是有一定规律性。比如说卫星因为知道自己的位置，就大概知道在特定时间内会发生什么样的变化。

另外对于地面耦合呈现的，经历了第一个拓扑规律变化以后，是跟地面的网络是比较接近的，地面网络有接近的情况是宕机了或者设备坏了，引入部分SBS的策略来做算法。

第一部分，静态的部分，这里面最主要的问题是什么呢？我们新编的拓扑，再加上星地，跟地面编址的对应，我们会算出来存储的数量会非常大，利用刚才讲的星地解耦，从乘法级别变成了加法级别。这是编制大概的情况。

第二个就是我们对于异常链路处理的机制，这三种情况下我们的数据流程，选取了部分的SBS在哪儿，完成了一个星间路由器的动态变化，这是我们做的仿真结果。网络的编址转发，相当于大家可能想到解耦的方案是非常好的研究思路。

传输层，在卫星上新的挑战，也传输的链路非常长，抖动也是非常大，这种情况下对传输协议的优化是非常重要的研究思路。在网络层负载平衡和抖动优化，也是值得探讨的问题。我们发现路由跳变的复杂性。

另外还有地面的测试仿真性和环境，刘老师介绍我们在合作过地面仿真环境，最后就是如果低轨卫星数量非常多的话，怎么管理。经过答辩和论证最后是由未来网络研究院作为牵头，清华大学和中科院，还有深圳信通院作为参加单位，四家单位一块来建设。这个项目建设一个全国范围科研型基础设施，为科研做服务。这是项目建设的目标，会覆盖全国40个骨干城市，今天上午已经点亮了其中的12个，光通信已经完全做好了，骨干的带宽是100G，跟主流运营商是相当的，还有133个边缘节点，还有全局的操作系统，这是总体的建设目标。

这是我们预计可以做的一些实验，网络操作系统，光网络，QoS，人工智能还有互联网，都是我们希望将来可以做的实验，非常欢迎大家去跟我们联系，如果你们有时间去的话非常欢迎。

我总结一下我的报告，三点，低轨卫星网络是我们理解是卫星和网络融合的发展方向。具有很重要的意义，随着未来网络新技术的引入，很可能会注入新的活力。第二个是希望通过简洁的方案，解决鉴权、计费、编址、移动切换、路由转发等问题。最后未来网络试验环境基于全新架构构建，都是可编程，可以任意修改的，所以我们相信他可以为低轨卫星网络的实验提供一个平台，欢迎大家来参与，谢谢大家！