光交换技术能有效缓解交换系统的“电子瓶颈”问题，是实现全光卫星光网络的重要支撑技术。目前对星上光交换的研究主要集中在光路交换和光突发交换方面。把波长交换技术应用到卫星光网络中，是卫星网络全光化的一种实现方式。目前，人们已经开展了对星上光波长交换的初步研究。实验过程中同一轨道间相邻卫星通信采用波长路由技术，不同轨道间则采用传统的ATM技术。图8-7星上副载波光调制系统模型......
2023-07-02
星上混合交换系统需求分析及现状研究
【摘要】：中低轨卫星、升空平台、飞机之间或者其与GEO间信息交互，可以根据业务需求采用激光链路或者微波链路。因此，实现星上分组／射频／光混合交换是空间信息网络核心交换节点的必然要求。2）星上混合交换研究现状美国转型卫星通信系统。TSAT支持电路／分组并存的混合交换技术，可用于光、射频和分组多粒度业务的混合交换，以提供高效能的交换系统。图8-33TAST组网示意欧洲面向全球通信的综合空间基础设施。图8-34ISICOM系统架构
1）需求分析
随着空间信息网络领域的不断拓展，种类繁多、功能各异的航天器以及飞行器相继投入使用，纯粹依靠单一功能的空间节点进行组网和信息交互已经难以满足未来大数据量、高可靠性数据传输要求。各类功能节点的优势互补、有效融合是构建空间信息网的必要前提。
空间信息网络节点包含各种卫星、升空平台和有人或无人机，这些平台节点在业务性质、应用特点、工作环境、技术体制等方面均有差异，由此构建的网络具有网络异构和业务异质的典型特征。选择合适的信息传输链路是实现各异构节点间高效融合的关键，如相距数万公里的GEO-GEO之间信息传输，采用激光链路可以克服微波链路在功耗和体积方面的瓶颈，充分发挥卫星光通信的优势。中低轨卫星、升空平台、飞机之间或者其与GEO间信息交互，可以根据业务需求采用激光链路或者微波链路。在20 km高度以下，激光传输受大气层影响，在可靠性方面略逊色于微波链路。目前成熟的空间微波通信，不仅可以实现多波束覆盖，而且具有完备的地面站设置，可以保证通信链路的有效性和可靠性。因此，未来空间信息网络必将呈现微波和激光并存的局面。
在混合链路、异构网络、异质业务条件下，如何实现空间信息网络高效组网运行，各个节点信息的混合交换性能就成为决定整个网络效能的核心。面对空间信息网络的特点和现状，只有真正解决空间节点的信息交换问题，才能实现空间信息网络的高效运行。
在微波、激光混合的空间信息网络中，卫星既是骨干网互联节点又是接入网节点，每个卫星服务两种类型的业务——本地上／下行业务和中继业务；业务类型粒度从细粒度、中粒度到粗粒度，对应于空间的分组、射频以及光交换。因此，实现星上分组／射频／光混合交换是空间信息网络核心交换节点的必然要求。
2）星上混合交换研究现状
（1）美国转型卫星通信系统（TSAT）。美国转型卫星通信系统计划旨在建立一个类似互联网的天基信息网络传输结构，满足信息时代战争对互联互通、快速准确的信息传输的需求，其组网如图8-33所示。TSAT卫星通信系统有20～50条2.5～10 Gb／s的激光链路、8 000条天基网与地面通信的微波链路，高空有人机／无人机也将通过激光链路与TSAT链接，数据率达到6 Gb／s。TSAT整合了宽带和防护系统以及情报界的数据中继卫星系，将激光和微波／射频系统合二为一，构成转型通信体系的主体。TSAT支持电路／分组并存的混合交换技术，可用于光、射频和分组多粒度业务的混合交换，以提供高效能的交换系统。TSAT卫星上配置了支持IPv6的空间信息路由器。除此之外，还有TGBE路由器、Teleport路由器、网络提供路由器和用户终端路由器，这些路由器之间通过激光、射频等链路互联，构成全IP的宽带通信网络。
图8-33 TAST组网示意
（2）欧洲面向全球通信的综合空间基础设施。欧洲卫星技术论坛组织（ISI）于2008年初提出了关于构建欧洲卫星通信系统构想和建议——面向全球通信的综合空间基础设施（ISICOM），系统架构如图8-34所示。ISICOM支持星上IP交换、快速包交换、激光链路和微波链路并存，其中微波链路支持包括W，Q／V，ku／Ka，C／S等多射频频段共用，通过在空间节点集成通信、导航及地球观测载荷，实现卫星通信与导航、地球观测、空中交通管理系统的融合。
图8-34 ISICOM系统架构
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