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一體化自組網空間路由器感知、計算、存儲一體化自組網空間路由器，中國科學技術大學由中國科學院直屬，中央直管副部級建制，位列「世界一流大學建設高校」、「211工程」、「985工程」，是首批20所學位自主審核高校之一。

單位簡介

中國科學技術大學是國家重大科技基礎設施「未來網絡試驗設施」的四個共建單位之一，並組建了中國類腦智能領域唯一的國家工程實驗室——「類腦智能技術及應用國家工程實驗室」，在網絡體系架構、網絡安全及人工智能等領域有着長期的工作積累，為未來智能網絡科學創新奠定了堅實的理論和技術基礎。中國科學技術大學承建的「未來網絡試驗設施」合肥分中心輻射8個城市和13個試驗站點，包含5000個網絡接入節點，以自主研發的高通量智能交換機iSwitch作為核心骨幹節點在網絡試驗設施中嵌入靈活可配置的GPU等智能計算資源，滿足智能網絡基礎理論、關鍵技術、核心設備以及應用示範等試驗需求。試驗設施合肥分中心研發並部署了智能網絡試驗平台、5G邊緣計算試驗平台、NDN試驗平台、天地一體化網絡可視化仿真平台和區塊鏈無人機蜂群試驗平台，與南京總中心、北京分中心和深圳分中心資源聯邦共享，為未來網絡技術創新和試驗提供開放的、靈活的、可定製的並行網絡試驗環境。

案例概述

針對天地一體化網絡的泛在移動性，未來網絡團隊提出身份與地址解耦的空間組網方式，全面支持網絡移動性，在網絡中廣泛引入感知、計算和存儲，提出了感知、計算、存儲一體化的空間智能網絡架構，從根本上突破了現有的基於TCP/IP的天地一體化網絡體制；以計算引領傳輸，存儲幫助傳輸的設計思路，構建天基網絡智能彈性傳輸機制，較大提升天地一體化網絡的綜合服務能力；研製國內首款自組網空間路由器，並部署於「齊魯」1、2、3號衛星，實現超低帶寬及高中斷概率下的數據可靠高效傳輸，驗證三星星間通信組網和多星在軌組網協同智能應用，支撐實現國內首次採用「天基互聯網+小衛星」模式的創新型應用，為我國天基系統網絡化和智能化發展提供支持。

成果突破

空間路由器集成感知、計算、存儲一體化空間智能網絡架構和智能彈性傳輸機制等關鍵技術，創新性地在天基網絡中引入計算和存儲，實現計算驅動的網絡狀態智能感知，突破現有網絡面臨的核心設備缺乏智能算力的瓶頸，構建基於網內緩存的傳輸層可靠性保障機制，突破現有地面網絡傳輸機制，實現了超低鏈路帶寬及不可靠鏈路條件下的數據可靠傳輸，作為國家重大科技基礎設施（通信領域唯一）「未來網絡試驗設施」的空間延伸，標誌着未來網絡設施具備空間組網試驗能力。首發空間路由器搭載於「齊魯」1號衛星於2021年4月27日成功發射，裝備空間路由器的「齊魯」2、3號預計將於2022年4月發射，實現三星在軌組網驗證，為未來全球覆蓋組網提供解決方案。

案例概述

突破性與創新性

天地一體化網絡解決了地面網絡覆蓋範圍有限，抗災/抗毀能力差，難以應對特殊地形以及突發情況的問題，將地面、海洋、空中用戶有效地緊密結合，是信息網絡從平面到立體的重要拓展，是未來網絡萬物互聯互通的關鍵解決方案。2020年4月，國家發改委召開新聞發布會時將衛星互聯網作為通信網絡基礎設施的代表之一首次納入新基建信息基礎設施的範疇，標誌着衛星通信網絡建設已上升為國家戰略性工程。然而，天地一體化網絡的泛在移動性使得網絡面臨「組網難、路由難和傳輸難」這一瓶頸科學問題。此外，現有天基網絡設施核心設備缺乏智能算力，無法承載智能算法，從而阻礙了人工智能等新一代技術賦能未來天地一體化網絡設施，成為網絡設施從人治模式向自治模式轉變的瓶頸問題。為此，項目組開展了感知、計算、存儲一體化自組網空間路由器研究。主要創新工作如下：

（1）理論成果：提出感知計算存儲一體化的空間智能網絡架構，突破傳統的網絡架構和TCP/IP體制

針對「天地一體化網絡的泛在移動性引發的組網難、路由難和傳輸難」這一瓶頸科學問題，中國科大未來網絡團隊提出身份與地址解耦的空間自組網機制，全面支持網絡移動性，在網絡中廣泛引入感知、計算和存儲，提出了以計算引領傳輸，存儲幫助傳輸的設計思路，構建了天基網絡智能彈性傳輸機制。相比於現有傳輸機制，天基衛星網絡彈性傳輸機制的傳輸時延降低50%以上（見圖 1），相關成果發表IEEE Network等中科院SCI一區期刊論文3篇。針對天地一體化網絡缺乏中心基礎設施和節點安全資源有限的問題，未來網絡團隊利用泛在的計算和存儲能力，提出了內置區塊鏈的空間節點自適應組網技術。通過多種節點共識算法在不可信的分布式環境下提供高可信的服務保障機制，同時基於區塊共識認證反饋生成節點安全屬性評估，驅動內生安全的動態路由、彈性傳輸和移動切換機制，在無邊界網絡安全防護環境下，通過多節點之間的可信協作推動天地一體化網絡向高智能和高可信發展。未來網絡團隊通過多衛星節點的協作完成可伸縮視頻的天地一體化可信傳輸，相關工作發表IEEE TAC、TCOM等信息領域頂刊論文19篇，並獲得國際會議Best Paper Award 3項。