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一体化自组网空间路由器感知、计算、存储一体化自组网空间路由器，中国科学技术大学由中国科学院直属，中央直管副部级建制，位列“世界一流大学建设高校”、“211工程”、“985工程”，是首批20所学位自主审核高校之一。

单位简介

中国科学技术大学是国家重大科技基础设施“未来网络试验设施”的四个共建单位之一，并组建了中国类脑智能领域唯一的国家工程实验室——“类脑智能技术及应用国家工程实验室”，在网络体系架构、网络安全及人工智能等领域有着长期的工作积累，为未来智能网络科学创新奠定了坚实的理论和技术基础。中国科学技术大学承建的“未来网络试验设施”合肥分中心辐射8个城市和13个试验站点，包含5000个网络接入节点，以自主研发的高通量智能交换机iSwitch作为核心骨干节点在网络试验设施中嵌入灵活可配置的GPU等智能计算资源，满足智能网络基础理论、关键技术、核心设备以及应用示范等试验需求。试验设施合肥分中心研发并部署了智能网络试验平台、5G边缘计算试验平台、NDN试验平台、天地一体化网络可视化仿真平台和区块链无人机蜂群试验平台，与南京总中心、北京分中心和深圳分中心资源联邦共享，为未来网络技术创新和试验提供开放的、灵活的、可定制的并行网络试验环境。

案例概述

针对天地一体化网络的泛在移动性，未来网络团队提出身份与地址解耦的空间组网方式，全面支持网络移动性，在网络中广泛引入感知、计算和存储，提出了感知、计算、存储一体化的空间智能网络架构，从根本上突破了现有的基于TCP/IP的天地一体化网络体制；以计算引领传输，存储帮助传输的设计思路，构建天基网络智能弹性传输机制，较大提升天地一体化网络的综合服务能力；研制国内首款自组网空间路由器，并部署于“齐鲁”1、2、3号卫星，实现超低带宽及高中断概率下的数据可靠高效传输，验证三星星间通信组网和多星在轨组网协同智能应用，支撑实现国内首次采用“天基互联网+小卫星”模式的创新型应用，为我国天基系统网络化和智能化发展提供支持。

成果突破

空间路由器集成感知、计算、存储一体化空间智能网络架构和智能弹性传输机制等关键技术，创新性地在天基网络中引入计算和存储，实现计算驱动的网络状态智能感知，突破现有网络面临的核心设备缺乏智能算力的瓶颈，构建基于网内缓存的传输层可靠性保障机制，突破现有地面网络传输机制，实现了超低链路带宽及不可靠链路条件下的数据可靠传输，作为国家重大科技基础设施（通信领域唯一）“未来网络试验设施”的空间延伸，标志着未来网络设施具备空间组网试验能力。首发空间路由器搭载于“齐鲁”1号卫星于2021年4月27日成功发射，装备空间路由器的“齐鲁”2、3号预计将于2022年4月发射，实现三星在轨组网验证，为未来全球覆盖组网提供解决方案。

案例概述

突破性与创新性

天地一体化网络解决了地面网络覆盖范围有限，抗灾/抗毁能力差，难以应对特殊地形以及突发情况的问题，将地面、海洋、空中用户有效地紧密结合，是信息网络从平面到立体的重要拓展，是未来网络万物互联互通的关键解决方案。2020年4月，国家发改委召开新闻发布会时将卫星互联网作为通信网络基础设施的代表之一首次纳入新基建信息基础设施的范畴，标志着卫星通信网络建设已上升为国家战略性工程。然而，天地一体化网络的泛在移动性使得网络面临“组网难、路由难和传输难”这一瓶颈科学问题。此外，现有天基网络设施核心设备缺乏智能算力，无法承载智能算法，从而阻碍了人工智能等新一代技术赋能未来天地一体化网络设施，成为网络设施从人治模式向自治模式转变的瓶颈问题。为此，项目组开展了感知、计算、存储一体化自组网空间路由器研究。主要创新工作如下：

（1）理论成果：提出感知计算存储一体化的空间智能网络架构，突破传统的网络架构和TCP/IP体制

针对“天地一体化网络的泛在移动性引发的组网难、路由难和传输难”这一瓶颈科学问题，中国科大未来网络团队提出身份与地址解耦的空间自组网机制，全面支持网络移动性，在网络中广泛引入感知、计算和存储，提出了以计算引领传输，存储帮助传输的设计思路，构建了天基网络智能弹性传输机制。相比于现有传输机制，天基卫星网络弹性传输机制的传输时延降低50%以上（见图 1），相关成果发表IEEE Network等中科院SCI一区期刊论文3篇。针对天地一体化网络缺乏中心基础设施和节点安全资源有限的问题，未来网络团队利用泛在的计算和存储能力，提出了内置区块链的空间节点自适应组网技术。通过多种节点共识算法在不可信的分布式环境下提供高可信的服务保障机制，同时基于区块共识认证反馈生成节点安全属性评估，驱动内生安全的动态路由、弹性传输和移动切换机制，在无边界网络安全防护环境下，通过多节点之间的可信协作推动天地一体化网络向高智能和高可信发展。未来网络团队通过多卫星节点的协作完成可伸缩视频的天地一体化可信传输，相关工作发表IEEE TAC、TCOM等信息领域顶刊论文19篇，并获得国际会议Best Paper Award 3项。