面向空间组网的OTN链路速率波动劣化抑制机制研究

摘要

随着人类太空探索和航天工程的不断发展，空间任务呈现业务种类日益繁多、数据总量持续增长、空间组网愈加复杂的趋势，OTN(Optical Transport Network)技术凭借超高带宽传输能力、强抗误码能力以及成熟的产业链优势，成为未来空天地一体化组网的可行星间激光承载方案之一.在高速运动场景下，非同轨LEO(Low-Earth-Orbit)卫星之间以及LEO卫星和GEO(Geosynchronous Orbit)卫星之间相对运动引发的多普勒频移随时间发生周期性变化，在接收侧引发链路速率波动效应，导致接收侧比特速率失调，严重影响空天地一体化网络的通信效率.围绕基于OTN技术的激光链路引发的链路速率波动劣化效应，提出一种面向链路速率波动的通用机制框架.基于该框架，提出一种基于开销信道调整的速率波动抑制机制，并给出帧结构修改的具体细节.针对框架中的关键参数，基于Walker星座链路仿真结果以及连续时间的数学模型进行求解，证明抑制机制能实现61 ppm(Parts per Million)的速率调整，同时在LEO-LEO和LEOGEO两种场景下均足以实现调节目标.

关键词

空天地一体化 / OTN / 链路速率波动 / MATLAB联合STK仿真