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衛星互聯網光電混合交換技術綜述

2022-12-08 08:02:50張振華孫思月劉高賽王龍姜興龍董琳梁廣
電信科學 2022年11期

張振華,孫思月,劉高賽,王龍,姜興龍,董琳,梁廣

衛星互聯網光電混合交換技術綜述

張振華,孫思月,劉高賽,王龍,姜興龍,董琳,梁廣

(中國科學院微小衛星創新研究院,上海 200120)

在激光鏈路與微波鏈路共存的空間環境下,衛星互聯網光電混合交換的發展有助于推動空天地一體化的建設。針對衛星互聯網業務的特點與傳輸需求,對電域交換技術和光域交換技術的現狀進行調研和分析,總結現有交換技術在衛星互聯網構建中的適用性。同時,根據分析結果,構建星上的端到端網絡,并以此為基礎完成星上光電混合架構的設計,主要包括接口、電域適配模塊、光域適配模塊、光電匯聚模塊、光交換模塊、分組交換模塊與管理控制模塊。

衛星互聯網;光電混合交換;端到端網絡

0 引言

衛星互聯網是基于衛星的通信系統,通過人造衛星對業務數據提供處理、存儲和轉發等服務,實現空、天、地、海的互聯互通。2020年,衛星互聯網被列入我國新型基礎設施建設重要發展范疇,這標志著我國的衛星互聯網工程被提上了議程。衛星互聯網并不是一個新興事物,從Iridium的構想到如今的Starlink,已有30多年。早期衛星通信較多采用地球靜止軌道(geostationary earth orbit,GEO),使用單顆衛星中繼數據。隨著衛星通信技術的發展,地面網絡無法滿足更高的信息傳輸需求,如對高速移動的飛機通信業務無法保證較高的通信質量,在極地、沙漠、遠洋等極端地區無法實現通信的覆蓋等。而較低的衛星軌道具有低成本、低時延、大規模、帶寬化等優點,不斷受到相關研究人員的關注[1]。如今,衛星通信系統采用的軌道越來越低,O3b采用中地球軌道(medium earth orbit,MEO),以二代Iridium、OneWeb、Starlink等為代表的星座采用低地球軌道(low earth orbit,LEO)。LEO衛星互聯網已經引發全球的研發熱潮。

1 衛星互聯網發展現狀

在20世紀90年代,LEO衛星通信就掀起了一次熱潮,其中以摩托羅拉公司的Iridium最為著名。由于當時研制成本較高,加上地面蜂窩網絡發展的沖擊,Iridium項目最終破產。近幾年,隨著微小衛星的研制和發射成本降低,發射LEO衛星的優勢愈加明顯。目前,全球部署衛星互聯網的公司近30家,計劃發射衛星數量在10萬顆以上[2]。其中已有10多家衛星公司提出非靜止軌道(non-geostationary orbit,NGSO)衛星計劃,涉及衛星規模達到8萬顆。主要衛星互聯網星座見表1。

表1 主要衛星互聯網星座

早期的衛星通信主要使用透明轉發的方式進行數據傳輸,主要在地面站進行信息處理,因此星上對信息處理的能力十分有限。同時,將地面站作為轉發節點增加了通信時延,影響了傳輸質量。而近年來伴隨著接入用戶數量的增多,信息的交互和共享越來越頻繁,透明轉發的方式不能滿足國家通信發展的需求,因此需要研制和發展具有一定星上信息處理能力的衛星,如多媒體衛星。

當前衛星通信系統星間鏈路與星地鏈路主要采用微波鏈路,但微波鏈路受到頻率限制,造成傳輸速率、通信容量等瓶頸,難以滿足多種類業務的分發與傳輸需求[3]。近年來不斷發展的光通信技術為該問題提供了解決方案,星上激光鏈路具有容量大、設備體積小、抗干擾能力強等優勢,可以彌補微波鏈路的不足,進行信息的有效傳輸。因此,發展空間激光通信是實現衛星互聯網的重要途徑。衛星鏈路狀態見表2。

表2 衛星鏈路狀態

衛星在軌交換技術可以有效地降低衛星系統對地面站的依賴,降低通信時延是星上信息處理的重要手段。當前衛星主要使用微波鏈路傳輸信息,因此星上的主要交換方式是電交換,但電交換存在電子瓶頸,導致通信的速率和容量提升十分困難,并且星上電交換器件的體積較大,提高了衛星內部設計的要求。與電交換相比,光交換器件的體積較小,同時具有傳輸容量大、信息保密性好等優勢。因此對星上光交換的研究將會為未來衛星互聯網性能的提升打下基礎。業務模型將對衛星互聯網的交換體制做進一步約束。業務模型見表3。

表3 業務模型

當前光交換的發展受到光器件等因素的制約,可用的光交換方式都難以靈活處理多種類、多粒度的星上業務,因此為了滿足衛星互聯網的業務轉發需求,需要使用星上的光電混合交換。光電混合交換的應用結合了光交換與電交換的優勢,在需要處理信息傳輸次數較多而信息量較小的數據流時使用轉發靈活且技術成熟的電交換,在處理傳輸次數較少而信息量較多的數據流時采用大容量的光交換,這樣就能有效滿足空間中多種類、多粒度業務的高效傳輸需求。

2 交換技術研究現狀

2.1 基于OTN的電域交換技術

我國在向全光網絡方向轉型的過程中,從骨干網和傳輸網的光纖化到接入網的光纖化已經逐漸完成,但是傳輸節點的信息處理依舊使用電交換,下一步對光交換節點的應用將推進全光網絡的發展。

光傳送網(optical transport network,OTN)是以波分復用技術為基礎,在光層組網的網絡。其標準制定于1998年開始啟動,在2000年之前,設計思路與同步數字體系(synchronous digital hierarchy,SDH)體制相同,以光網絡分層為基礎,分別從網絡節點接口、物理層接口、網絡抖動性能等方面對OTN進行定義,主要標準在2003年基本完成。

OTN分為光層和電層兩層完成對業務的傳輸,如圖1所示,其中光層結構主要作為信息的傳輸管道,完成光層調度,實現對光信號的交叉調度。其中完成光信號調度的核心單元是可重構光分插復用器(reconfigurable optical add/drop multiplexer,ROADM)。ROADM單板接收光轉換單元(optical transport unit,OTU)的光信號后,創建內部光交叉路徑,將信號輸出至指定的出口,每個出口對應不同的線路。同時,各個子層和復用段之間加入了用于管理和監控的幀頭,前向糾錯(forward error correction,FEC)編解碼技術的引入在一定程度上可以降低光信噪比,最終實現更好的容錯抗干擾。

圖1 OTN結構

電層可以采用所有電層適配的承載方式,它繼承了SDH等傳輸體制的有效方面,在不同速率的光數據單元(optical data unit,ODU)幀結構與光凈荷單元(optical payload unit,OPU)幀結構層加入了開銷管理功能,使網絡具有故障監測能力,并且電層提升了對更大業務粒度的透明傳輸能力,提高了帶寬的利用率。而其核心在于對電層的波長交換將傳統收發合一的OTU拆分成線路側與支路側,中間加入OTN單元完成交換,可以保證大粒度業務的傳輸,同時兼顧了電層傳輸的靈活性[4-5]。

但隨著信息化速度的不斷加快,近年各類視頻業務增長十分迅速,這類業務具有帶寬小、數量多的特點,因此要求簡單快捷地帶寬靈活調整,而傳統OTN技術已經無法完成對此類業務的高效傳輸。光業務單元(optical service unit,OSU)技術應運而生。2020年1月,國際電信聯盟電信標準化部門(ITU Telecommunications Standardization Sector,ITU-T)在日內瓦全會通過了光業務單元通道層網絡(optical service unit path layer network)標準立項,開展OTN承載小顆粒業務的標準研究。為了應對新一代大容量通信網絡的不同粒度業務的靈活傳輸需求,國際上眾多相關機構參與制定OSU標準。目前ITU-T完成了G.osu(optical service unit(OSU) path layer network)的立項。

基于OSU的交換本質上是一種光層傳輸、電層交換的交換技術,OSU是OTN中用于支持Mbit/s量級速率業務的承載容器,其幀長為192 byte,幀結構包括開銷區和凈荷區。與傳統OTN技術采用 5 層逐級映射封裝相比,OSU只需要3層就可以有效降低封裝業務時延。低速率業務、分組業務通過電層適配到OSUFlex,而后通過ODU/OTU/OTUC逐級封裝完成傳輸,有效提高了業務傳輸的靈活性,可以提供各種細化的帶寬粒度,具有更強的可擴展性。

2.2 光交換技術

目前光交換技術主要分為光路交換(optical circuit switching,OCS)、光突發交換(optical burst switching,OBS)和光分組交換(optical packet switching,OPS)。其中光路交換研究得最多,相對成熟;光分組交換繼承了傳統電域分組交換的特點;而光突發交換更接近前兩者性能的折中方案。

(1)光路交換

光路交換作為技術較為成熟的光交換技術,繼承了傳統電路交換的特性,業務的傳輸與交換需要經過電路的建鏈過程,從源端到目的端,每個鏈路需要分配專業波長。交換過程中如果需要建立鏈路,必須要有雙向的帶寬申請,完成請求與應答的過程。一旦鏈路建立,只有建鏈的雙方能進行信息傳輸。拆除鏈路后才能進行資源釋放。因此,雖然光路交換的傳輸管道可以高速率、大容量地進行信息傳輸,但是無法滿足當前多數類似于視頻業務的多次數、少傳輸容量的業務類型需求。目前交換節點中的光路交換使用波分復用技術,采用波長交換的方式,通過光交叉連接(optical cross-connect,OXC)設備、光分插復用器(optical add/drop multiplexer,OADM)等光器件設置光通路,中間節點不需要使用光緩存,鏈路的建立采用電路交換的建鏈方式。

(2)光突發交換

光突發交換技術是一種控制包先進入光交換節點,數據包跟隨控制包進行轉發的交換技術。光突發包(optical burst,OB)是光突發交換技術的交換單元,它包括突發數據包(burst data packet,BDP)和突發控制包(burst control packet,BCP)兩部分。BDP對網絡中的數據重新封裝打包,封裝依據包括目的地址、服務質量(quality of service,QoS)需求等屬性。BCP包含BDP的路由信息及其長度、偏置時間、優先級、服務質量等信息,BCP與對應的BDP分別在不同的光信道中傳輸,且比BDP提前一個偏置時延。提前一個可以在沒有光緩存和光同步的情況下,預留BDP所需資源,使得BDP到達節點之前,相應的光路徑已經建立,從而保證BDP的交換和傳輸[6-8]。

BCP與BDP信道劃分如圖2所示。在OBS過程中,需要在BCP與BDP之間設置一個偏置時延,偏置時延的設置可以保證在任意一個BDP到達之前BCP已經預留了相應的資源,這樣的設計可以避免在單向的預留過程中對交換技術的緩沖[9]。但是一旦網絡中出現阻塞,丟包率會增大,不同的網絡結構可能導致阻塞的發生,即使有光延遲線也難以保證傳輸質量,因此對阻塞處理策略的研究十分關鍵[10]。

圖2 BCP與BDP信道劃分

光突發交換的交換粒度為幾個IP到幾百個IP,因此可以降低控制開銷;BDP與BCP在物理信道上的分開傳輸可以使交換節點在BCP到達后對BDP進行資源預留,因此BDP可以直接傳輸而不用經過光電轉換的過程,從而實現高寬帶業務的有效傳輸。但是當業務傳輸的頻次較高時,擁塞和沖突將導致OBS無法高可靠地完成業務傳輸,這對于具有高可靠性要求的業務傳輸來說是無法接受的[11-13]。

光突發交換是在1997年提出的一種新的光交換技術,主要作為光路交換到光分組交換的過渡技術。1999年,Qiao等[14]對OBS的各項技術進行了介紹,并對基于恰量時間(just enough time,JET)協議的OBS協議性能進行了評估[14]。2000年,Verma等[15]提出一種將OBS應用于太比特IP骨干網的可行解決方案,提供了一個使用OBS在波分復用(wavelength division multiplexing,WDM)上部署IP的框架。OBS的主要技術研究集中在21世紀初,現在已經較為成熟,因此現有對OBS技術的研究主要集中于對突發包頭的分析和研究以及對現有技術的優化。

(3)光分組交換

傳統分組交換采用存儲?轉發的方式,從源節點發送的報文以固定的格式進行分組,在分組頭中加入目的節點的地址,使用虛電路的方式傳輸,在傳輸過程中網絡中的交換機會暫時存儲接收到的分組報文,通過分組中目的節點的信息在網絡中尋找空閑的交換路徑完成報文的傳輸。分組交換原理如圖3所示。這大大提高了線路的利用率。光分組交換是基于光信號傳輸的分組技術,它繼承了電域分組交換的特點。相較于傳統網絡,光分組交換網絡資源利用率高,對突發數據和信息的適應能力強。光分組交換技術的功能包括處理光分組、識別信頭、同步光分組、解決光分組沖突、控制網絡流量、光分組路由、交換波長等[9-10]。

光分組交換的性能優于光突發交換和光路交換,但是其目前主要受限于光學器件,尤其是尚未成熟的光緩存器件,因此光分組交換的應用受到制約。2021年,中國科學技術大學的Ma等[16]提出了在原子頻率梳存儲器中存儲1 h相干光。2020年,Chen等[17]提出了一種采用分組緩沖結構中的頻譜幅值編碼的光碼分多址信號。2016年,Liu等[18]提出了一種基于主動微環諧振腔自脈動實現數據恢復的波長可調光緩存器。

3 星上交換技術

當前的星上鏈路形式主要是微波鏈路,并有少量激光鏈路,而激光鏈路是未來主要發展的鏈路形式,因此未來星上的主要方向是微波鏈路與激光鏈路共存。但對于星上使用何種交換技術,目前還在試驗階段。

3.1 基于OSU的星上交換技術

OSU作為光傳送網的技術拓展,在地面可以完成小粒度業務的高效傳輸,具有較高的技術成熟度,相應的器件也較為完善。但在傳統的地面網絡中,完成端到端通信的過程較為復雜。首先用戶終端將信息發送到接入網,然后在接入網通過無線電接入網IP化(IP radio access network,IPRAN)等方式將信息發送到核心網,其中主要由光纖通道完成大容量信息的傳輸,最后通過IP承載的核心網處理信息并轉發[19-20]。作為承載大流量、遠距離業務的技術,OTN只能算作地面網絡中的一部分,而星上網絡的構建需要包含整個地面架構的內容與功能。星上網絡并沒有劃分接入網、承載網與核心網,業務上傳到星上后需要新的選路與交換方式完成傳輸,因此在星上使用OSU技術時需要考慮核心網與接入網的功能設計。

圖3 分組交換原理

OSU技術在本質上屬于光層傳輸、電層交換的交換技術,而光交換技術的應用前景與效率都高于電域交換技術。在光層,OSU需要提前建立通道才能實現端到端通信,而星上業務種類多樣,需要靈活的網絡帶寬才能完成高效傳輸,OSU的管道切換在專線業務上存在優勢,但難以有效應對大量的用戶終端靈活接入的業務場景。同時在管道建立、拆除的時延和帶寬利用率方面,OSU與光層交換相比也存在劣勢。

綜上,OTN背景下的OSU技術由于在地面的應用較為成熟、有可以使用的成熟器件,其在星上應用層面更加可靠。但是未來光域交換具有更好的發展前景。

3.2 星上光交換

(1)OCS

OCS技術更適合作為大容量的業務傳輸管道,在大粒度、時延不敏感的星上業務傳輸方面,繼承自傳統電路交換的OCS技術有很大優勢;另外,對于星上的一些專線業務,也可以使用OCS技術完成,單獨分配信道資源完成高可靠傳輸。但是在處理小粒度、時延敏感的業務時,OCS技術很難靈活高效地完成傳輸。

(2)OBS

OBS技術對光緩存器件的需求較低,并且轉發過程采用單向預留也縮減了轉發流程,在工程實現層面并不困難,因此在地面已經實現一定規模的商用。目前在星上使用該技術還需要聚焦在光延遲線與光交換矩陣方面。前文說到OBS需要進行抗阻塞的設計,而光延遲線的設計將影響整個星上網絡的性能;光交換矩陣是OBS系統的核心器件,會直接影響交換網絡的性能,目前提出的光突發交換矩陣的典型結構包括基于空間光開關矩陣的光突發交換結構和基于陣列波導光柵(array waveguide grating,AWG)的光突發交換結構。

OBS技術的突發包粒度適中,可以在一定程度上滿足多次數小粒度業務(如視頻業務)的星上業務傳輸;同時OBS對信道資源的利用率較高,不像傳統的電路交換形式需要完成建鏈過程并且獨占信道資源。在時延方面,OBS的時延主要產生于BCP在各節點處的處理和交換時延,各節點只需要對BCP進行光電光的轉換,而不需要對BDP進行解析處理。

表4 交換技術對比

綜上,OBS技術在星上的工程實現層面具有一定基礎,但不如OTN成熟。OBS技術適用于星上的業務傳輸場景,有較高的帶寬利用率,但需要制定合理的抗阻塞策略。

(3)OPS

繼承自電域分組交換形式的OPS技術因其高效靈活的信息傳輸能力完全可以承擔衛星互聯網的相應業務。但是OPS技術的一個主要難點在于沒有高效的光緩存器件。地面網絡中的電交換技術可以實現電緩存、復制電路塊交換、隨讀隨取等功能,但是在光網絡中,目前只能通過光延遲線來實現短暫緩存,在理想條件下,通過改變晶格結構和增加微環諧振腔,緩存時間可以達到1 h,緩存速率可以達到1 Gbit/s[21-22]。但是使用光延遲線進行光緩存無法有效地解決緩存競爭這類突發情況,這是因為這種光緩存技術無法保證滿足交換過程中的時延差要求。當前光緩存的存儲能力無法滿足節點設備的要求,因此很難在星上網絡中應用。

當前星上光緩存技術的使用將引入額外的噪聲,因此對放大器的性能要求更加嚴格,目前基于衛星網絡的光信號數量龐大,需要高功率的光纖放大器來支持衛星網絡的信號傳輸,并且需要額外的器件來保證光傳輸過程中光信號的信噪比,這將進一步引入額外的功耗,提高額外的器件投資成本。同時,提高光緩存的性能會產生信號干擾,其干擾源包括強控制脈沖產生的相干噪聲、動態解耦序列引入的額外光子噪聲以及慢光效應帶來的熱噪聲與色散等。當接收光功率遠遠低于接收靈敏度時,信號可能已經淹沒在噪聲中,這會導致光信號的失真。

綜上,由于光緩存器件的發展并不成熟,想完成光緩存過程只能使用光延遲線,因此OPS技術雖然在理論層面比OBS與OCS技術更加高效、更加靈活、更加適合作為光網絡的交換技術,但是由于物理層器件不成熟,當前OPS技術很難有效地應用于星上網絡。

交換技術對比見表4。現階段對衛星互聯網組網可以工程化實現的技術,電域可以使用OSU技術,但隨著通信容量的增加會遇到電子瓶頸;而光域中目前有能力實現工程化的是OBS技術,其具有較好的星上適用性。在光緩存器件發展成熟后,OPS技術將更加適用于衛星互聯網的組網業務。

4 星上光電混合架構設計

在微波鏈路與激光鏈路并存,并且相當長一段時間內激光鏈路無法取代微波鏈路情況下,光電混合交換的設計更加符合未來的發展趨勢。星上端到端網絡如圖4所示。

圖4 星上端到端網絡

地面上的用戶可以通過信關站接入和自身終端直接接入兩種方式接入星上網絡,對于信關站可以覆蓋的終端,可以先將業務匯聚到信關站再傳到星上,好處是可以對傳輸信息進行高效的管控,保證信息傳輸的安全性。在信關站無法覆蓋的偏遠地段,包括遠洋貨輪、飛機等,也可以直接接入星上網絡。目前,覆蓋用戶的衛星將作為接入衛星,若其從信關站上傳業務數據也可作為饋電衛星,其通過微波鏈路將業務數據傳到星上后,對于小粒度、時延敏感的業務,通過光電混合交換在各個中繼衛星間使用激光鏈路傳輸,而傳統使用微波傳輸的業務則可以繼續使用原有的微波鏈路,將業務數據傳輸到可以覆蓋目的地址的饋電衛星,在饋電衛星上再次完成光電混合交換后將業務數據轉為電信號傳給用戶終端或者信關站,從而完成一次端到端傳輸。

現階段衛星互聯網的構建目標瞄準LEO衛星,因此,很多數據傳輸類業務選擇建立在LEO;由于LEO衛星較容易地獲得高分辨率圖像或其他數據,LEO衛星還可用于測控。其中空間到核心網的高速匯聚業務場景包括通用航空飛機聯網娛樂、援救?醫療?警務航空聯網應用、遠洋船舶寬帶通信、極地科考通信、陸地應急指揮通信等,此類業務傳輸的數據類型包括信令、會話類語音、會話類視頻、非會話類視頻等。測控類業務包括遙控、遙測業務。遙測主要用于集中檢測分散的或難以接近的被測對象,如被測對象距離遙遠、所處環境惡劣或處于高速運動狀態。衛星互聯網除了要滿足最基本的數據傳輸和測控需求,還需要具有對網絡本身的管理和保障功能。

圖5 光電混合交換架構

綜上所述,對光電混合架構的設計需要支持各種業務類型,同時也需要加入相應的管理功能,如果有必要,也可以考慮相關的網絡安全措施。

光電混合交換架構如圖5所示,是基于業務類型的設計,其中外部包括高速電信接口與光纖接口,可以同時構建激光鏈路與微波鏈路;電域適配模塊完成對用戶側接入的監視與控制、分組交換包的組合與拆分、傳輸控制等;分組交換模塊的功能包括呼叫處理、流量控制、路由選擇、系統配置與管理等;光電匯聚模塊主要完成光電的匯聚與解匯聚,包括光電轉換與電光轉換;管理控制模塊完成數據包分類、生成與配置轉發表等;光交換模塊包含光開關以及協議處理;光域適配模塊主要完成收發光信號的適配工作,具體包括數據生成與拆解、數據隊列控制。

大顆粒度的業務速率一般為Mbit/s量級,可以使用激光鏈路傳輸,如果中繼衛星不需要參與信息處理,則數據包在進入光交換模塊后反向進入適配模塊直接轉發,到需要處理的階段進行光電轉換后進入電分組交換;中等粒度的業務可以直接使用成熟的電分組交換,可以靈活地轉發相應業務,同時也具有較高的可靠性;而小粒度的業務速率大概在kbit/s量級,發送端往往是地面的用戶或者小的測控設備,可以將這些粒度的業務匯聚到相應的地面站打包成較大粒度的業務后發送,這樣做的好處是可以節約星上的開銷,并且能有效地提高星上網絡的安全性。

5 結束語

交換技術是構建衛星互聯網的關鍵技術。本文首先對衛星互聯網的星上交換需求進行了梳理和分析,并對當前主流的交換技術進行了調研分析,總結了各交換技術在星上應用的優勢與劣勢。其中電域交換作為發展成熟的交換技術,在傳輸體制和交換設備上都十分完善,在應用層面更容易實現;而能夠克服電子瓶頸的光域交換的性能更加優越,是面向未來的交換技術,但由于器件和體制的發展不夠完善,因此目前在星上的實現難度較高。同時針對交換技術、星上鏈路形式和星上業務的現狀,提出可以兼容光域與電域信息交換的星上光電混合交換架構,在未來光信號業務與電信號業務長期共存的背景下,光電混合交換會有更廣闊的應用場景,其中光電混合交換在單層衛星網絡中的傳輸協議設計、交換技術選擇、多波長激光終端設計以及器件小型化設計方面都有重要的研究意義。

[1] CHEN Q, GIAMBENE G, YANG L, et al. Analysis of inter-satellite link paths for LEO mega-constellation networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2021, 70(3): 2743-2755.

[2] CHAUDHRY A U, YANIKOMEROGLU H. Free space optics for next-generation satellite networks[J]. IEEE Consumer Electronics Magazine, 2021, 10(6): 21-31.

[3] 趙尚弘, 彭聰, 李勇軍, 等. 天地一體化信息網絡光電混合交換技術研究[J]. 天地一體化信息網絡, 2021, 2(2): 46-52.

ZHAO S H, PENG C, LI Y J, et al. Research on optical/electric hybrid switching technique for space-integrated-ground information network[J]. Space-Integrated-Ground Information Networks, 2021, 2(2): 46-52.

[4] 張會彬. 光傳送網的資源優化和約束路由關鍵技術研究[D]. 北京: 北京郵電大學, 2011.

ZHANG H B. Research of key technologies on resource optimization and constraint-based routing for optical transport networks[D]. Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications, 2011.

[5] 房超. 光傳送網(OTN)若干關鍵技術的研究[D]. 北京: 北京郵電大學, 2011.

FANG C. Research on some key technologies of optical transport network (OTN)[D]. Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications, 2011.

[6] 朱智俊. 光突發交換網中若干關鍵技術的研究[D]. 杭州: 浙江工業大學, 2011.

ZHU Z J. Study on the several key technologies in optical burst switching network[D]. Hangzhou: Zhejiang University of Technology, 2011.

[7] 李耀華. 光突發交換關鍵技術的研究[D]. 北京: 北京郵電大學, 2010.

LI Y H. Research on key technologies in optical burst switching network[D]. Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications, 2010.

[8] 付明磊. 光突發交換網絡中的擁塞控制技術研究[D]. 杭州: 浙江工業大學, 2010.

FU M L. Study on the congestion control schemes in optical burst switching network[D]. Hangzhou: Zhejiang University of Technology, 2010.

[9] 杜婧妮. 新型光分組交換網絡研究[D]. 西安: 西安電子科技大學, 2016.

DU J N. Research on new optical packet switching networks[D]. Xi’an: Xidian University, 2016.

[10] 楊柳. 全光分組交換網絡中先進調制格式研究[D]. 武漢: 華中科技大學, 2017.

YANG L. Research on advanced modulation format in optical packet switched networks[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2017.

[11] PAPAZOGLOU C, SARIGIANNIDIS P G, PAPADIMITRIOU G I, et al. Techniques for improved scheduling in optical burst switched networks[C]//Proceedings of 2009 International Symposium on Autonomous Decentralized Systems. Piscataway: IEEE Press, 2009: 1-4.

[12] DE PEDRO L, ARACIL J, HERNANDEZ J A, et al. Analysis of the processing and sojourn times of burst control packets in optical burst switches[C]//Proceedings of 2008 International Conference on Optical Network Design and Modeling. Piscataway: IEEE Press, 2008: 1-3.

[13] LI C Y, LI G M, WAI P K A, et al. Optical burst switching with large switching overhead[J]. Journal of Lightwave Technology, 2007, 25(2): 451-462.

[14] QIAO C M, YOO M. Optical burst switching (OBS) - a new paradigm for an optical Internet[J]. J High Speed Networks, 1999, 8: 69-84.

[15] VERMA S, CHASKAR H, RAVIKANTH R. Optical burst switching: a viable solution for terabit IP backbone[J]. IEEE Network, 2000, 14(6): 48-53.

[16] MA Y, MA Y Z, ZHOU Z Q, et al. One-hour coherent optical storage in an atomic frequency comb memory[J]. Nature Communications, 2021, 12: 2381.

[17] CHEN K S, YANG C C. An application of spectral-amplitude- coding labels in optical signal buffering over optical packet-switching networks[J]. IEEE Communications Letters, 2020, 24(9): 2020-2023.

[18] LIU W L, ROMEIRA B, LI M, et al. A wavelength tunable optical buffer based on self-pulsation in an active microring resonator[J]. Journal of Lightwave Technology, 2016, 34(14): 3466-3472.

[19] 黃德明. OSU關鍵技術及標準進展[J]. 長江信息通信, 2021, 34(11): 36-38.

HUANG D M. Progress in key technologies and standards of OSU[J]. Changjiang Information & Communications, 2021, 34(11): 36-38.

[20] 古春海. 以OSU為核心的M-OTN技術創新與驗證[J]. 數字技術與應用, 2021, 39(9): 106-108.

GU C H. Innovation and verification of M-OTN technology with OSU as the core[J]. Digital Technology & Application, 2021, 39(9): 106-108.

[21] 辛明. 光分組交換中的關鍵技術研究[D]. 北京: 清華大學, 2010.

XIN M. Studies on key technologies in optical packet switching[D]. Beijing: Tsinghua University, 2010.

[22] 季偉. 光分組交換網絡中的若干關鍵技術研究: 交換矩陣、光邏輯、光緩存、全光信號處理和OVPN技術[D]. 北京: 北京郵電大學, 2006.

JI W. Studies on several key technologies in optical packet switched networks—switching matrix, all-optical logic gates, optical buffer, optical signal processing and OVPN[D]. Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications, 2006.

A survey of optical/electric hybrid switching technology for satellite Internet

ZHANG Zhenhua, SUN Siyue, LIU Gaosai, WANG Long, JIANG Xinglong, DONG Lin, LIANG Guang

Innovation Academy for Microsatellites of Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200120, China

In the space environment where laser links and microwave links coexist, the development of satellite Internet optical/electric hybrid switching will help promoting the construction of air-space-ground integration. According to the characteristics and transmission requirements of satellite Internet services, the current status of electrical domain switching technology and optical domain switching technology were investigated and analyzed, and the applicability of existing switching technologies in the construction of satellite Internet was summarized. At the same time, according to the analysis results, the end-to-end network on the satellite was constructed, and based on this, the design of the optical/electric hybrid switching architecture on the satellite was completed. It mainly included the interface, electrical domain adaptation module, optical domain adaptation module, optical/electric convergence module, optical switching module, packet switching module and management control module.

satellite Internet, optical/electric hybrid switching, end-to-end network

TP393

A

10.11959/j.issn.1000–0801.2022284

2022–03–09;

2022–11–08

中國科學院青年創新促進會資助項目(No. 2020294);上海產業協同創新項目(No. 2021-CYXT2-KJ03)

The Project of Youth Innovation Promotion Association CAS (No. 2020294), Shanghai Industrial Collaborative Innovation Project (No. 2021-CYXT2-KJ03)

張振華(1997– ),男,中國科學院微小衛星創新研究院博士生,主要研究方向為衛星通信、星上交換技術。

孫思月(1985– ),女,博士,中國科學院微小衛星創新研究院研究員、碩士生導師,技術研發中心副主任,中國科學院青年創新促進會會員。2016年入選上海市青年科技英才揚帆計劃,2021年入選中國科學院上海分院青年英才培育計劃。

劉高賽(1995– ),男,中國科學院微小衛星創新研究院博士生,主要研究方向為衛星通信、5G/6G與衛星網絡融合技術。

王龍(1989– ),男,博士,中國科學院微小衛星創新研究院助理研究員,主要研究方向為微小衛星組網技術與應用。

姜興龍(1984– ),男,博士,中國科學院微小衛星創新研究院副研究員、技術研發中心通信室副主任,主持多項衛星通信系統、星座架構設計、網絡優化、運控與應用以及激光通信等相關課題。

董琳(1986– ),女,中國科學院微小衛星創新研究院工程師,主要研究方向為衛星光網絡交換。

梁廣(1983– ),男,博士,中國科學院微小衛星創新研究院研究員,中國科學院青年創新促進會優秀會員,入選上海市青年拔尖人才,獲得上海市科技進步獎二等獎、中國科學院杰出科技成就獎。

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