在璀璨星河织就中国“天网”！网通院突破低轨星座大规模空间组网技术

2024-09-04 08:53:57 来源：固安信息港——固安最大的综合门户网站作者：分享：

网通院突破低轨星座大规模空间组网技术

在璀璨星河织就中国“天网”

在人迹罕至的荒漠，还能到网络世界冲浪；在通信基站损毁的灾区，手机也能时刻在线……

在河北，中国电科网络通信研究院攻克了这一技术。9月2日，在全省科技大会、河北省科学技术奖励大会上，网通院“低轨卫星星间星地互联网关键技术及应用”项目获特等奖，这是我省首次颁发该奖项。该项目实现低轨星座大规模空间组网技术从0到1的突破，攻克了星座高速运动状态下星间和星地组网路由以及可靠传输等技术瓶颈，填补了我国低轨卫星星间组网通信的空白。

把“基站”搬到卫星上

近日，记者走进网通院卫星通信专业部7楼实验室，网通院研究员级高级工程师、项目主要完成人张亚生在电脑上打开一张“星图”，每一个白点代表一颗卫星，他们围绕地球分布，密密麻麻，形成一张大网。

这张“网”，就是卫星互联网。

“地面网络通信主要依靠基站，而卫星互联网则是基于卫星，每一颗卫星都是一个移动的基站。”张亚生说，有了这张“网”，人们无论是在海洋、深山、沙漠，还是在无人区，都能通信。

这项技术，欧美国家比我国起步早几十年。

2008年汶川发生大地震，地面基站损毁，灾区打不出电话、发不出短信、上不了网，只能靠不受地面环境影响的卫星联络。“那时咱们国家还没有自己的卫星通信系统，只能租用国外的，被人‘卡脖子’的滋味太难受了！”张亚生说。

“国家安全不能受制于人！”2013年，网通院下定决心，把“基站”搬到卫星上，建设自主可控的低轨卫星互联网。

“空间频率资源是有限的，并且低轨接入网技术十分复杂、建设难度大。”张亚生介绍，尤其是高动态多轨道多星条件下的星地、星间传输组网协议体系，看不见、摸不着，却是系统能否正常运行的关键。

2014年，项目组召开第一次碰头会。

“路由协议怎么设计？如何克服拓扑缺陷？那是一次真正激烈的思想碰撞，问题都摆在了桌面上。”张亚生回忆，小到一项功能开发，大到完整的系统，讨论异常激烈。

从那天起，研发团队从零开始，一项项攻关。

让卫星“聊”起来

通过星间链路，让卫星“聊”起来，数据就可以直接在卫星之间传输，减少对地面站的依赖。

但打通链路并不容易。低轨卫星高速移动，给研发带来了不小的挑战。

由于离地球近，低轨卫星受向心力的影响，相对地面接收机的移动速度高达7.9公里每秒。

“在这种情况下，卫星通信就会产生多普勒效应。”网通院高级工程师周士雷用坐火车打了个比方，当火车接近通信基站，基站接收到来自手机的电磁波频率会变高，远离时，电磁波频率变弱，这种频移会导致传输速率降低，出现通信卡顿。

要实现稳定连续的通信，终端就必须频繁地切换到距离最近的卫星上，但切换越频繁，失败的可能性就越大。

“我们几乎每天都在争论。”周士雷告诉记者，在他们的办公桌下，除了一摞摞资料，几乎每人都有一张加班用的折叠床。

白天做试验，晚上凑到一起分析问题、总结经验。经过不断摸索，团队终于想到办法：通过持续对低轨卫星主动引导信号进行测量，生成矫正载波和补偿载波，使整个系统抗多普勒效应的能力大大提升。

多普勒效应的问题解决了，但团队又遇到另一个难关