王鹏飞，邸博雅，唐 斌，王成才，宋令阳*，陆 军

(1.北京大学 信息科学技术学院，北京100871；2.中国电子科学研究院，北京 100041)

0 引言

海洋范围辽阔、资源丰富、环境复杂，是未来网络信息技术发展和竞争的重要方向[1]。然而，不同于陆地网络信息系统，受限于海洋环境，海洋区域难以架设高密度的地面基站[2]。为了构建海洋通信网络，需要使用广覆盖、高可靠的网络信息技术。超高密度低地球轨道(LEO)卫星通信可以实现广域海洋的全面覆盖，并利用视距链路提供可靠的大容量数据传输服务[3-5]。传统工作主要研究了同高度LEO卫星星座设计[6]，讨论了诸如卫星数量[7]、覆盖率[8-9]以及传输延时[10]等优化问题，但海陆混合的异构地面-卫星通信网络仍面临多种挑战：第一，海洋和陆地的差异化环境和通信需求需要更加精细灵活的卫星部署方案；第二，低轨卫星的高移动性导致静态卫星拓扑假设并不合理，应该结合纬度考虑动态卫星星座设计；第三，流量会影响链路活跃性和干扰，星座设计应该综合考虑覆盖率、回程链路容量需求和网络数据流量。为了应对以上挑战，本文利用了随机几何和概率论、排队论理论推导分析了流量影响下的密集低轨卫星网络容量，基于极轨道卫星部署，利用动态规划和优化论方法设计了面向广域海洋覆盖的密集LEO卫星星座部署方案，以实现用最少的卫星数量同时满足陆地与广域海洋覆盖区域内所有用户的通信需求。

1 系统模型

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