【专题推荐】面向6G的卫星互联网高效协同传输
发布时间：2025-02-28 信息出处：黑龙江省通信学会 信息作者：黑龙江省通信学会
卫星互联网是6G的重要组成部分，是实现泛在连接的基础。随着卫星网络的发展，卫星互联网呈现出异构特征，不同网络的卫星在覆盖范围、通感算能力、信道动态性等方面有较大差异，单一类型卫星或星座难以保障6G典型应用场景及多样化业务的传输需求。因此，亟需面向网络内各类确定性业务需求，研究卫星互联网高效协同传输技术，通过卫星间的高效协作，充分发挥卫星互联网内各类节点通信、计算等资源的弹性配置优势，实现灵活适变的传输，提高资源利用效率。 《中国通信》2025年第2期推出“面向6G的卫星互联网高效协同传输”专题，最终收录7篇文章，对卫星互联网切换管理、多径路由、星间协同计算卸载与异构卫星网络动态下载、频谱制图、卫星网络资源分配等问题展开了深入探讨。具体来说，本专题收录的论文主要包括以下几个方面的研究： 1
针对空天地一体化网络面临的频谱稀缺和切换效率低下的问题，本专题的一篇论文提出了一种基于信道感知的切换管理策略，利用低轨卫星的数据接收能力，根据信噪比、链路持续时间、缓存器队列长度等参数评估低轨卫星数据转发能力。该算法利用低轨卫星成功及失败传输的历史数据，有效降低切换中断概率。相比基准算法，所提算法在数据传递率、时延、中断概率方面都获得了性能优势。同时，本专题还有一篇论文针对低轨巨型卫星网络高速运动造成大量用户需要同时切换的问题，提出了一种基于双重分组的群切换方案，根据波束覆盖区域受限特点将用户分成不同的组，将多用户同时切换建模为单目标优化问题，利用卫星分组策略解决该问题，在精度和复杂度之间取得较好的平衡，提出了一种基于最短切换等待时间的群切换算法。相比单用户切换方案，所提方案可以降低切换信令开销，提高切换成功概率。
2
针对低轨卫星网络单颗卫星计算能力受限、不能支持大量数据计算处理的问题，本专题的一篇论文以系统任务计算卸载时延和能量消耗最小化为优化目标，对两个子问题进行解耦，利用拉格朗日乘子法求解计算资源最优分配问题，利用动态粘性二进制粒子群优化算法，通过迭代方式得到任务卸载决策问题的最优解，联合上述方法可以有效降低计算卸载时延和能耗。本专题另一篇论文针对LEO和GEO卫星构成的异构卫星网络面临低轨卫星过顶时间短不能满足大量数据实时下传的问题，提出了一种动态协作星间数据下载策略，在星上功率和分组队列稳定限制条件下最小化数据下载开销。利用李雅普诺夫优化理论将长期统计优化问题转化为多个确定单时隙问题，使得星间协作数据下载决策和功率分配可以联合优化。
3
针对低轨卫星网络业务动态变化且非均匀分布导致的多径路由问题，本专题的一篇论文提出了一种状态信息不完整的智能动态多径路由算法。该算法将多径路由问题建模为马尔科夫判决过程，联合深度确定策略梯度（DDPG）和K-最短路径(KSP)算法，解决多径路由问题。对卫星网络状态数据进行时间相关运算后去匹配非完整状态数据，利用消息传递神经网络（MPNN）增强数据。与基准路由算法相比，所提路由算法在平均端到端时延和分组丢失率方面取得了更优的性能，且在状态数据出现一定数量丢失情况下仍能保持稳定性。
4
针对当前依赖地面稀疏测量无线信号强度绘制频谱地图呈现出精度不高的问题，本专题的一篇论文提出了一种依赖卫星卫星网络收集建筑物和发射机信息的频谱绘制算法，利用真实地理环境的发射机信息，基于Pix2Pix生成对抗网络（GAN）构建精确的频谱地图，相比基准算法可以获得更高的精度。本专题的另一篇论文针对极端自然灾害造成分布式网络地面通信系统损坏从而影响其状态监控的问题，利用卫星传输分布式网络的数据。该论文研究了资源优化分配问题，利用凸优化理论解决卫星波束指向问题，利用块坐标下降法、拉格朗日对偶法以及贪婪算法解决信道接入的联合资源分配问题，提高分布式网络的数据传输量。
综上所述，此专题的文章针对卫星互联网高效协同传输理论与关键技术研究中的一些焦点问题给出具有参考价值的解决方案和思路，旨在帮助研究人员更深入了解未来卫星互联网协同传输技术相关研究重点、研究思路以及应用场景，推动相关领域的研究发展。
