低轨小卫星网络中基于编码缓存的协同传输机制研究

摘要：随着低轨小卫星网络的快速发展，地面用户将可以借助密集部署的低轨卫星网络享受到全球覆盖的内容传输服务。由于星地通信链路往往具有长时延特性，再加上星上有限的通信和能量资源，卫星在提供内容传输服务的同时面临着传输开销的压力。因此，针对低轨小卫星网络，提出一种基于编码缓存的协同传输机制以实现高效的内容分发。通过采用细粒度的编码缓存方案，可以使得地面用户在请求内容数据时，同时接收来自多个低轨卫星节点缓存的编码数据，实现回程链路开销的降低与缓存效率的提升。仿真结果表明，在部署星上缓存后，可以降低39%以上的传输开销；当采用基于编码缓存的传输方案时，随着协同卫星数量的增加，可以进一步降低9%～42%的传输开销。

关键词：低轨小卫星网络 ; 编码缓存 ; 协同传输 ; 内容分发

1 引言

由于卫星网络具有全球覆盖、无缝接入和无须基础设施等特点，在诸如全球漫游、偏远地区覆盖、应急通信、数据广播等应用场景下有着天然优势，因此其被广泛地认为是当前地面移动通信网络的一种有力补充。相较于传统的中高轨道卫星，低轨卫星具有更低的时延、更低的信号衰减和更少的运维成本等优良特性。目前，以SpaceX为代表的国内外公司或机构已经开始计划发射成千上万的低轨卫星用于提供全球化数据接入服务