中國移動(dòng)研究院鄧平科：星算網(wǎng)絡(luò)是天地融合智能組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)方向

6月23日消息（岳明）在今天的中國移動(dòng)2022年科技周暨移動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大會“空天地一體化通信與融合組網(wǎng)技術(shù)研討會”上，中國移動(dòng)研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所主任研究員鄧平科博士就中國移動(dòng)在6G空天地一體化星算網(wǎng)絡(luò)方面的研究與進(jìn)展進(jìn)行了分享和探討。

他表示，經(jīng)過多年發(fā)展，衛(wèi)星通信已經(jīng)進(jìn)入了以星鏈系統(tǒng)為代表的第四代衛(wèi)星通信——互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星通信階段，蜂窩移動(dòng)通信也已經(jīng)進(jìn)入第五代技術(shù)階段（5G），并且在5G時(shí)代，蜂窩移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信正在走向融合，朝著空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的方向協(xié)同發(fā)展。

“星算網(wǎng)絡(luò)是天地融合智能組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)方向之一。”鄧平科博士分析稱。隨著星座向巨型化發(fā)展，天線從單波束向多波束發(fā)展，以及在軌實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求和天基網(wǎng)絡(luò)的智能運(yùn)管需求，網(wǎng)絡(luò)對算力的要求日益迫切。針對于此，中國移動(dòng)提出了星算網(wǎng)絡(luò)的總體思路：星上網(wǎng)元＋星上路由，結(jié)合天基云，通過業(yè)務(wù)級互聯(lián)，提供算力路由服務(wù)，將用戶任務(wù)路由到最匹配的算力位置，從而構(gòu)成星上算力網(wǎng)絡(luò)。

據(jù)介紹，6G空天地一體化星算網(wǎng)絡(luò)主要有五個(gè)特點(diǎn)：一是，用戶相對衛(wèi)星高速運(yùn)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)空特性變化快，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信能力不均勻；二是，星上負(fù)載狀態(tài)隨軌位大幅度變化，總體呈現(xiàn)出低緯度負(fù)載大，高緯度負(fù)載小的周期性變化；三是，星載網(wǎng)絡(luò)的算力按最大能力預(yù)先分配，節(jié)點(diǎn)負(fù)載狀態(tài)可實(shí)時(shí)感知；四是，高、低軌動(dòng)態(tài)變化差異大，高軌適宜集中式算網(wǎng)分配，低軌適宜分布式算網(wǎng)分配；五是，路由層次相對簡單，主要在接入和核心兩個(gè)層面。

鄧平科博士談到，中國移動(dòng)研究院與北郵等高校和科研院所展開合作，將地基核心網(wǎng)通過剪裁和優(yōu)化移植到星上，形成了天基極簡核心網(wǎng)。這一星上核心網(wǎng)不僅有利于星上就近路由，與邊緣計(jì)算相結(jié)合，優(yōu)化路徑，降低時(shí)延，提供低時(shí)延大帶寬業(yè)務(wù)；而且通過采用空間直連的方式幫助特殊用戶，避免在業(yè)務(wù)落地過程中遭到威脅；此外，在地面網(wǎng)絡(luò)故障或容量不足時(shí)，星上核心網(wǎng)可就近分流，與星上CDN結(jié)合，提供基本服務(wù)能力，從而提升地面網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

在談及中國移動(dòng)的星算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，鄧平科博士表示，星上核心網(wǎng)架構(gòu)也會面臨著一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)，比如載荷能力受限、核心網(wǎng)功能需要裁剪和定制、軟件定義衛(wèi)星/資源編排技術(shù)需要提升等。星算網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)主要分為算網(wǎng)資源層、算網(wǎng)抽象層和算網(wǎng)編排層這三個(gè)層面。實(shí)際上的架構(gòu)是聚焦于構(gòu)建星云算力和承載算力服務(wù)兩個(gè)方面。在構(gòu)建星云算力上，將會結(jié)合軟件定義衛(wèi)星技術(shù)，同時(shí)參考地面網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)化技術(shù)、SDN/NFV技術(shù)，基于高性能硬件模塊和統(tǒng)一接口搭建高算力星載平臺，構(gòu)建星算節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)基于天基網(wǎng)絡(luò)的算力系統(tǒng)；在承載算力服務(wù)方面，將會拉通基于IPv6的天地互聯(lián)互通基座，利用衛(wèi)星自主健康管理，感知衛(wèi)星狀態(tài)、算力負(fù)載情況，實(shí)現(xiàn)智能的算力路由，承載算力調(diào)度等算力服務(wù)，構(gòu)建天地一體化算力網(wǎng)絡(luò)。

同時(shí)，鄧博士指出，在未來，星算網(wǎng)絡(luò)可以用于大帶寬通信服務(wù)、遠(yuǎn)程感知服務(wù)、位置導(dǎo)航服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)等多種服務(wù)類型。

“目前，中國移動(dòng)正積極推動(dòng)天地一體標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，已在ITU發(fā)起了固定、移動(dòng)、衛(wèi)星融合（FMSC）標(biāo)準(zhǔn)化工作，并牽頭15項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中的8項(xiàng)，覆蓋核心網(wǎng)、IP、算力網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。同時(shí)，中國移動(dòng)在CCSA牽頭了天地一體5G網(wǎng)絡(luò)場景和需求、總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備技術(shù)要求、IP協(xié)議能力要求等多方面標(biāo)準(zhǔn)，已完成7個(gè)立項(xiàng)和2個(gè)結(jié)項(xiàng)，持續(xù)推動(dòng)衛(wèi)星通信與5G網(wǎng)絡(luò)融合。”鄧平科博士在演講中談到。

最后，在談及星算網(wǎng)絡(luò)的未來愿景時(shí)，他表示，預(yù)計(jì)到2030年之后，星算網(wǎng)絡(luò)的用戶通信能力可以達(dá)到數(shù)百兆到數(shù)吉比特，浮點(diǎn)運(yùn)算能力將超過0.1 Tflops，存儲能力將超過1 TB，星間鏈路通信速率可達(dá)10 Gbps。未來星算網(wǎng)絡(luò)有希望成為融合空間通信、空間感知和空間計(jì)算三類資源的在軌動(dòng)態(tài)云網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)天基網(wǎng)絡(luò)對多類信息的在軌協(xié)同智能處理與融合計(jì)算。”

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