無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用淺析

張任楠 王志濤

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，將無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和衛(wèi)星通信相結(jié)合的衛(wèi)星認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信行業(yè)發(fā)揮著極其重要的地位。因此，本文通過分析無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)，提出無線網(wǎng)路技術(shù)在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用和發(fā)展方向。

引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，推動(dòng)了國內(nèi)科學(xué)技術(shù)研究的不斷加深，高科技技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在一定的程度上促進(jìn)了無線電通信技術(shù)的發(fā)展。隨著 4G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日漸成熟，5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代將會(huì)隨之而來，國內(nèi)的無線技術(shù)已經(jīng)和發(fā)達(dá)國家的差距越來越小。在目前信息化建設(shè)的不斷深入，對衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)的提升速度不斷加快。隨著世界信息的共享化，封閉的無線通信將逐漸走向衰落，只有開放的無線通信技術(shù)才具有強(qiáng)大的新的生命力。

1 無線網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)

在無線網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)之間通過無線通信交換信息。無線通信是一種利用電磁波在自由空間中傳播的特性來交流信息的方式。無線電波是一種無線傳輸機(jī)制，傳輸周期與外部環(huán)境密切相關(guān)。與傳統(tǒng)的中型網(wǎng)絡(luò)通信相比，無線通信具有便捷性，脆弱性和易擴(kuò)展性的特點(diǎn)。

便捷性：無線傳輸不需要借助傳統(tǒng)物理有線介質(zhì)進(jìn)行信息傳遞。

廣播性：無線通信以相同的能量和輻射電磁波的速度將節(jié)點(diǎn)發(fā)送到周圍的空間中，類似有線廣播。

脆弱性：無線通信過程很容易受到其他外部因素的干擾，因此無法完成數(shù)據(jù)解碼。

2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）5G 技術(shù)不斷成熟。5G，也就是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。在3G、4G技術(shù)的基礎(chǔ)上，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)無線覆蓋面更大，且可以便捷實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境下的直接信號(hào)切換。目前，5G技術(shù)在我國發(fā)展迅速，逐漸在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。

（2）寬帶固定無線接入技術(shù)不斷優(yōu)化。與其他無線接入技術(shù)相比，這項(xiàng)技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢。例如：帶寬高，建設(shè)效率快，能夠支持靈活的接入方式。因此，其應(yīng)用需求也越來越高。

（3）藍(lán)牙技術(shù)在短距離通信中的應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)通過在短距離內(nèi)建立一個(gè)公共的無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)接入點(diǎn)間的信息傳遞，有效解決了長距離電纜鋪設(shè)的問題，因此，應(yīng)用越來越廣泛，極大的便利了人們的生活。

3 無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)可以更好地感知與適應(yīng)外部環(huán)境的變化，并通過高效的機(jī)器學(xué)習(xí)，從而更好地調(diào)整和配置通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的相關(guān)資源。充分利用無線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我們不僅能夠解決頻譜需求日益增加與頻譜資源有限之間的沖突，而且能夠有效地解決頻譜資源短缺的問題，促進(jìn)頻譜應(yīng)用效率的合理提高。無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：

（1）頻譜共享

頻譜共享使用戶能夠通過管理干擾元素最大限度地利用頻譜。頻譜可以根據(jù)不同的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分成分布式和集中式。集中式是指以中心服務(wù)器集中式處理廣大用戶的信息，分布式由認(rèn)知終端計(jì)算來明確其空閑的頻譜。通過分配頻譜的不同方式可將其分成協(xié)作式與非協(xié)作式。 在頻譜共享過程中，采用了一種填充方法，這樣可以盡量減少主要用戶的干擾。

（2）頻譜感知

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，頻譜感知技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它可以為大量用戶提供寶貴的頻譜，主要通過頻譜空洞、時(shí)域、發(fā)現(xiàn)頻域等方式。檢測循環(huán)平穩(wěn)特征、檢測匹配濾波器、檢測能量構(gòu)成三種可自主檢測主用戶的信號(hào)方法。能量檢測工作效率很高，但很容易受到客觀因素的影響，因此對主信號(hào)的辨識(shí)較難。檢測匹配濾波器在可以有效和迅速地根據(jù)用戶信息檢測用戶信息，但在這個(gè)過程中需要滿足許多條件，例如特殊的接收器、頻率和同步時(shí)間。檢測循環(huán)平穩(wěn)特征可以確定噪音的能量，并檢測主要信號(hào)，但計(jì)算過程較復(fù)雜。

（3）動(dòng)態(tài)接入

無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)可以分為開放式接入、多層接入、動(dòng)態(tài)接入和動(dòng)態(tài)專項(xiàng)接入。專用動(dòng)態(tài)模式方面，用戶可以通過特殊的動(dòng)態(tài)模式完全支配頻譜，同時(shí)也可以根據(jù)需要切換技術(shù)和服務(wù)模式。開放式共享模式共享開放的多種模式，其它們不會(huì)互相干涉。與上述兩種模式相比，多層接入模式可以擺脫用戶傳輸能力的影響，不僅可以有效地?cái)U(kuò)大應(yīng)用范圍，而且還可以提高信息能力和容量。

4 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用

衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)主要由通信衛(wèi)星和地面站組成，根據(jù)其功能可分為管理網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。管理網(wǎng)絡(luò)具有資源分配和系統(tǒng)監(jiān)測功能，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以滿足用戶的基本通信需求。這兩個(gè)部分只是為了完成呼叫業(yè)務(wù)的處理和通信鏈接的維護(hù)，因?yàn)樗鼈兊墓δ鼙容^簡單，沒有接觸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和用戶信息的功能。事實(shí)上，所有類型的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)都是獨(dú)立的，沒有互動(dòng)的信息現(xiàn)象，因此難以有效地利用通信資源實(shí)現(xiàn)智能決策和多網(wǎng)絡(luò)結(jié)合。無線通信技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)的結(jié)合可以有效地解決上述問題。

4.1感知技術(shù)的應(yīng)用

感知技術(shù)方面主要包括技術(shù)域感知、環(huán)境域感知和網(wǎng)絡(luò)域感知三個(gè)方面。技術(shù)域重點(diǎn)結(jié)合了通信政策和用戶個(gè)體的需求，通過對用戶體驗(yàn)和干擾因素的綜合研判，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)延遲考量，從而提供最優(yōu)服務(wù)。環(huán)境域感知對于提高感知電磁環(huán)境，自動(dòng)切換抗干擾措施，保證信號(hào)的良好傳輸具有重要意義，其已經(jīng)成為未來無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主要技術(shù)手段。網(wǎng)絡(luò)域感知分為網(wǎng)絡(luò)特性感知與網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)特性感知。無線網(wǎng)絡(luò)中具備的衛(wèi)星網(wǎng)特性感知通常都是由QoS保障感知、網(wǎng)絡(luò)種類、業(yè)務(wù)協(xié)議支撐，對網(wǎng)絡(luò)層面信息全面掌握與控制。業(yè)務(wù)感知通過對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的識(shí)別，依據(jù)業(yè)務(wù)的不同需求符合需要的QoS與資源。

4.2智能化決策技術(shù)的應(yīng)用

與無線通信技術(shù)相比，智慧化是無線通信技術(shù)的主要特征。使用智能決策技術(shù)可以成功地完成用戶和環(huán)境的執(zhí)行、分析、決策和推理，以便更好地滿足智能化的要求。而衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上需要大量的人力、物力和財(cái)力資源，隨著運(yùn)營成本的逐步增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和活動(dòng)性也需要深入考慮，因?yàn)檫@將影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。 利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效地促進(jìn)智能發(fā)展和整合當(dāng)前的資源分配，以盡量減少人為因素的影響。

智能化決策技術(shù)具備了符合用戶需要、儲(chǔ)存信息的政策能力、分析感知能力、推理決策等方面的能力，并依據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)，優(yōu)化與調(diào)整資源配置，自動(dòng)匹配與之相順應(yīng)的環(huán)境條件。

4.3衛(wèi)星異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的應(yīng)用

目前，為了適應(yīng)多樣化的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，衛(wèi)星終端網(wǎng)絡(luò)根據(jù)設(shè)備和環(huán)境的變化選擇不同的接入模式，然后合理利用不同的網(wǎng)絡(luò)資源。借鑒感知技術(shù)匹配用戶需求，然后有效地改善網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。遠(yuǎn)程衛(wèi)星站可以充分利用中心站的感知信息和指令，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)匹配與業(yè)務(wù)的銜接。 通過多元感知和負(fù)載評估，依據(jù)感知技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)特征、用戶特征等進(jìn)行分析，進(jìn)而優(yōu)化資源配置。

5 結(jié)語

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在地面無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用得到了極大的關(guān)注，但是在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的應(yīng)用仍然較少，通過對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)的研究，分析感知技術(shù)、智能化決策技術(shù)及星異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)等在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用，對未來無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在衛(wèi)星通信中的廣泛應(yīng)用起到一定的積極引領(lǐng)作用。

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