【航天甲子年50讲】21LEO星座网络

文：晟宇（音频传授）

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序言

上一场的撷取里她们探讨了呵呵人造卫星自组织机构的互联网，人造卫星的自组织机构互联网有两个最主要就的特征是具有足不出户借助原有前提进行复用。这种互联网的特征是度灵巧静态，总之互联网的产品质量也是静态的。

那么这一场她们想聊的LEO星座互联网就十分的不一样了。那些互联网并不是足不出户重新组建的，而要历经策画，严苛结构设计，依照市场需求积极开展研发最后还须要稳步运转保护的控制系统。

此次的撷取她们就以TNUMBERW2等LEO星座互联网做为样板来谈谈LEO星座互联网的一些主要就特征和重要的控制技术。

平衡是服务工程项目的核心理念

LEO星座互联网前段时间传得火爆，像Starlink和OneWeb等工程项目都抓足了人们的兴奋点。但是不论是哪两个控制系统，不论她们切入的是什么样的市场。她们的市场需求都有著十分相似的地方那是：那些LEO星座互联网须要提供更多的是稳步平衡的服务工程项目。

她们以TNUMBERW2为例，不论是TNUMBERW2所提供更多的音频或应用服务工程项目都明确提出了稳步平衡这种有产品质量的要求。

换言之做为这种两个控制系统的使用者，电话号码不能想打就打，收发过程中还时常受阻，或是林宏吉产品质量极差，统计数据方面一直间歇式还连续急速。那些情况的发生单厢使使用者急速的外流。因为服务工程项目产品质量是那些LEO星座互联网的心灵。

事实上以TNUMBERW2为代表的星座互联网也是这么做的，TNUMBERW2的林宏吉和应用服务工程项目覆盖全球，为海上、空中、设备、人员提供更多了任何时候的平衡连接。美军的指挥官都表达了对TNUMBERW2控制系统的肯定和依赖。而那些业务正常运转的背后是两个平衡控制系统的有力支撑。

越简单越可靠

越简单越可靠可不是说TNUMBERW2那些控制系统是简单的，而要那些控制系统在明确了目标之后都将所有无关的因素排除，来保证一切结构设计都围绕着控制系统的平衡来积极开展。

这种结构设计理念体现在星座结构设计与人造卫星结构设计的紧密结合上。将控制系统的难度依照控制技术的约束分摊在两个不同的结构设计层面。

首先TNUMBERW2采用了度平衡和规律的星座结构设计结构，在这种的两个结构中，人造卫星数量是固定的，在现实中借助备份星随时等待替换掉失效的节点。

借助每个人造卫星48个波束进行全球的多重覆盖和静态情况下的稳步覆盖。度的周期性使覆盖的静态变化是可预期的，星间构成的拓扑关系是平衡的。

由此就可以将每颗人造卫星抽象到两个区域分管的表格中去，降低了整个星座运转保护的复杂程度。

明确的单星能力

度的规律性与周期性结构设计，使每颗人造卫星的能力和所需的功能变得十分明确。首先做为使用者接入来说，每颗人造卫星都结构设计成为可以尽量多地接入使用者，并尽量充分的使用频率资源。

她们知道TNUMBERW2采用的是L波段来提供更多使用者接入的，每个人造卫星采用了48个波束从而通过合理的分隔最大限度的提高了对频率的复用。并采用了时分和频分的方式来提供更多多使用者的接入。

简化了的星间链路

TNUMBERW2做为两个天星天网的LEO星座互联网，度规律化的星座结构设计使人造卫星的星间链路结构设计也得到了很大程度上的简化。这个简化的最大原因是静态的切换是可预期的。

她们知道TNUMBERW2的每颗人造卫星都拥有4条星间链路，相同轨道面内的星间链路是平衡连接的在地面投射的关系图上是南北方向的链接。而不同轨道面间的星间链路却是静态切换的，有的链路连接时间只有2，3分钟，有的10多分钟，虽然相邻轨道面的星间链路是静态变化的，但是她们可以看出来那些链路的切换十分有规律。

做为星间链路来说，不论是微波还是激光在物理层上都是两个捕获、锁定、跟踪的过程。两个可预期的静态变化性就大大简化了星上急速重复实现这一过程的难度，降低每次切换的控制系统开销，维持控制系统的平衡。

度规律化的星座结构设计降低了路由的难度

度规律化的结构设计首先降低的是整个互联网拓扑图的复杂性，同时提升了周期性的拓扑变化可以让拓扑的映射关系变得更加简单。

做为须要提供更多平衡服务工程项目的人造卫星星座互联网，周期性规律性的星座结构设计使路由可以在提供更多QoS服务工程项目上面更易实现。不论时处理路径的选择，并发业务的处理，还是解决时延抖动，两个平衡的底层物理结构单厢大大降低星上的处理难度。

星上处理能力

像TNUMBERW2这种的控制系统是在星上完成交换和路由的，这种就降低了对地面站的市场需求，但是对星上的处理能力明确提出了很高的要求。

由于要进行星上的路由，所以TNUMBERW2要对接收到的信息进行完全的处理，要将基带信号解出再进行路由等操作。这种急速发展的星上处理能力，也为未来在LEO星座控制系统中采用互联网编码等基础提供更多了越来越强的能力支撑。

探讨过了通信的星座互联网，下一场她们来聊聊一种十分特殊的人造卫星互联网是导航人造卫星，她们先从导航人造卫星的发展历史来看看，这项控制技术是如何完全重塑人类的世界观和时空概念的。

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参考文献:

Lt. Gen. John Campbell, USAF (Ret.) Iridium Satellite Update USAF CNS/ATM Conference 2009Paul Anderson Communication Satellite Systems Trends and Network AspectsSTEPHEN R. PRATT, RICHARD A. RAINES, CARL E. FOSSA JR., AND MICHAEL A. TEMPLE .AN OPERATIONAL AND PERFORMANCE OVERVIEW OF THE IRIDIUM Low EARTH ORBIT SATELLITE SYSTEM

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