感知计算存储一体化自组网空间路由器

2021-11-19
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11月16日,北京积水潭医院,世界首例机器人辅助下人工桡骨远端置换术由该院陈山林主任团队成功实施。在机器人定位导航下,桡骨远端假体置换的精确度大大提高。

中国科学技术大学未来网络团队致力于卫星互联网研究,以智能网络架构、自主网络协议、智能网络传输为研究目标,历时5年完成了基础理论突破、关键技术攻关、核心产品研制、成果应用验证的全链条、全流程研究,率先提出了“计算引领传输,存储帮助传输”的全新设计思路,研制了首款自组网空间路由器,并持续开展在无人机、卫星等领域的示范应用。

成果名称:感知计算存储一体化自组网空间路由器

成果单位:中国科学技术大学

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现有的地面网络覆盖范围有限,抗灾抗毁能力弱,难以实现“人类活动到哪里,网络就覆盖到哪里”的目标。借助卫星的广域覆盖和快速部署能力,构建卫星互联网是未来万物互联的关键解决方案。然而,卫星的高移动性使得网络面临“组网难、路由难、传输难”的重大挑战。中国科学技术大学未来网络团队致力于卫星互联网研究,以智能网络架构、自主网络协议、智能网络传输为研究目标,历时5年完成了基础理论突破、关键技术攻关、核心产品研制、成果应用验证的全链条、全流程研究,率先提出了“计算引领传输,存储帮助传输”的全新设计思路,研制了首款自组网空间路由器,并持续开展在无人机、卫星等领域的示范应用。主要创新成果有:

1、提出感知计算存储一体化的空间智能网络架构,突破TCP/IP体制

针对卫星网络的泛在移动性问题,在网络中广泛引入感知、计算和存储,提出了计算引领传输,存储帮助传输的设计思路,构建了天基网络链路智能感知机制和智能弹性传输机制,降低传输时延50%以上。针对传统的TCP/IP体制移动性支持弱的问题,提出基于多维标识体系的超融合互联协议,全面兼容地面网络。针对星间链路动态变化问题,利用泛在的计算和存储能力,结合链路智能感知,提出了空间自适应路由技术,驱动智能的动态路由、弹性传输和移动切换机制,推动卫星网络向高感知和高智能发展。相关工作发表IEEE Network、TAC等信息领域顶刊论文22篇,并获得国际会议Best Paper Award 3项。

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2、突破了空间泛在自治网络、大时空移动性管理、内容级主动安全、智能弹性传输等关键技术,实现超低链路带宽及不可靠通信环境下的可靠传输

针对空间网络所面临的挑战,未来网络团队提出了基于网络状态智能感知的空间泛在自治网络技术;突破传统网络面向连接的静态路由传输方式,提出了基于内容主动推送的大时空移动性管理技术;通过在网络报文中添加“安全域”字段,提出了基于报文网内校验的主动安全技术;利用泛在的计算和存储,提出基于逐跳存储转发的智能弹性传输技术,从根本上突破现有地面网络单一的数据简单转发功能。相关成果已申请核心专利40余项(已授权20项)。

3、研发首款自组网空间路由器,部署全新协议栈,具备智能动态组网和弹性无损传输能力

面向构建空间网络基础设施需求,研制了首款自组网空间路由器,突破了若干关键技术,包括 1)基于设备标识的非IP自学习路由机制,实现动态寻路;2)逐跳内容存储智能转发传输,实现弹性可靠传输;3)基于内容主动推送的移动性机制,实现网内断续重传。空间路由器是针对严苛工作环境和特殊组网需求设计研制的航天级设备,采用感知计算存储一体化的智能网络架构,能够实现动态拓扑下的高效可靠传输。

4、装备齐鲁卫星,完成首发星在轨应用验证,首次实践“天基互联网+小卫星”模式的创新型遥感应用

空间路由器作为核心网络载荷装备于“齐鲁”1,2,3号卫星,首发星于2021年4月27日成功发射,并于2021年6月完成基于地面用户终端系统与星上空间路由器近实时交互的星地智能应用试验,具备空间自组网、链路智能感知、弹性无损传输、秒级信息服务、百兆数据转发等能力,2022年4月将开展多星在轨组网协同智能应用验证,支撑实现“天基互联网+小卫星”模式的创新型遥感应用。