專題：基于軟件定義的空天地一體化網絡技術

內容導讀

近年來，隨著低軌衛星商業計劃的相繼落地、高空平臺的逐漸普及、地面移動通信技術的持續演進，空天地網絡融合已成為重要的發展趨勢。當前，發展空天地一體化信息網絡已成為6G的共識，技術融合需要在5G時代起步實踐，在6G時代全面實現。我國也將其作為重大使命納入“新基建”范疇。空天地一體化網絡通信系統已成為學術界和工業界的研究熱點，其中網絡架構與組網、資源管控、協作傳輸、頻譜共享、多址接入、邊緣計算、安全策略等大量關鍵科學技術與工程設計問題亟需研究并解決。

鑒于上述情況，為了更好地將我國空天地一體化通信網絡體系的最新研究成果介紹給讀者，進一步滿足實際國情和空天地一體化通信網絡體系發展需求，我們組織了本專題。

考慮到空天地一體化網絡融合、實現全域泛在通信的趨勢，《智簡空天地一體化網絡》提出了一種基于智簡系統與軟件定義網絡融合的智簡空天地一體化網絡架構。以軟件定義網絡作為底層支持，基于人工智能方法進行網絡信息的獲取、表達、組織、交互，克服了網絡拓撲、路由、資源管控等難題，實現從軟件定義網絡到智簡網絡的范式跨越。

針對天地一體化網絡的安全問題，《軟件定義星地融合網絡內生安全體系架構》提出了一種基于軟件定義的STIN內生安全系統架構。根據安全即服務的設計理念，從架構設計需求、網絡架構設計方案進行分析，并對星地融合網絡安全問題需要解決的關鍵技術及面臨的挑戰進行了深入探討。

針對近年來興起的低軌衛星互聯網星載邊緣計算網絡技術，《衛星協同的天地一體化邊緣計算網絡架構》概述了學術界現有的多種天地一體化邊緣計算網絡架構及計算卸載技術，并提出衛星協同的天地一體化邊緣計算網絡架構，包括衛星邊緣計算的硬件平臺架構、基于資源感知的衛星邊緣計算管控架構、天地一體化邊緣計算網絡協同機制。《低軌衛星互聯網星載邊緣計算卸載策略》概述了產業界的星載邊緣計算項目現狀及相關學術研究工作，并提出3種低軌衛星互聯網邊緣計算的應用場景，最后提出以負載均衡及系統流量開銷為優化目標的多星計算卸載模型，并將衛星能耗及計算能力考慮在內。

針對衛星網絡路由架構及協議設計，《一種適合GEO衛星IP網絡的路由架構及協議設計》面向星載硬件平臺處理能力受限的現狀，設計了一種星地隔離的路由架構，其中，星上運行OSPF路由協議，地面終端運行RIP路由協議，降低了星上協議處理壓力。基于此，設計了星上OSPF路由計算優化方法和終端RIP路由信息跨星洪泛機制。

針對空天地融合網絡的中繼緩存問題，《基于深度學習的空天地緩存中繼網絡性能評估方法》應用高空平臺作為中繼協同傳輸衛星信號，提出了兩種中繼緩存方案，用于降低用戶端傳輸時延并滿足高頻譜利用效率的要求。在此基礎上，提出基于卷積神經網絡的網絡中斷概率預測方法。

為克服非正交多址接入技術的用戶檢測復雜度問題，《基于加權分組串行調度改進的MPA算法》將串行MPA算法與并行MPA算法結合，聯合考慮迭代次數、碼本大小、行重因子，加快收斂速度。仿真表明，該算法在誤碼性能和復雜度上可以實現比較好的平衡，通過犧牲少量誤碼性能來進一步降低算法的復雜度，為非正交多址接入技術的應用提供了借鑒。

綜上所述，本專題涵蓋空天地一體化網絡系統架構、系統分析和關鍵技術解決方案等多個方面，希望能夠為廣大讀者了解和研究空天地一體化網絡提供有益的啟示和參考，共同搭建起開放的空天地一體化網絡交流平臺，促進我國空天地一體化網絡的發展。最后，感謝編輯部各位老師在征稿通知發布、論文評審與意見匯總、論文定稿、編輯修改及出版所付出的努力和汗水；感謝專題評審專家及時、耐心、細致的評審工作；衷心感謝各位作者的辛勤工作和精心撰稿!