以数字孪生为驱动的地面与非地面网络融合：新视角、挑战及支撑技术

《IEEE Vehicular Technology Magazine》：Digital Twin-Oriented Integrated Terrestrial and Nonterrestrial Networks: New Perspectives, Challenges, and Enabling Technologies

　　

摘要：

地面网络与非地面网络（T-NTNs）通过整合空间网络、空中网络和地面网络，旨在为移动终端（如车联网）提供广泛的覆盖范围和无缝连接。为提升这些集成网络的服务性能，人们研究了诸多关键问题，比如无线设备之间的可靠连接以及数据传输的安全性。本文受先进数字孪生技术的启发，提出了基于数字孪生的T-NTNs架构，该架构利用集成网络的物理信息构建虚拟环境，以实现多领域资源分配。具体而言，我们首先介绍了这种基于数字孪生的T-NTNs框架，它由物理层和数字孪生层组成。接着，设计了分布式激励机制，促使资源丰富的无线设备向资源有限的无线设备提供资源。为进一步应对T-NTNs中的安全威胁，我们为这些集成网络设计了协作型区块链，确保资源管理的安全性，其中T-NTNs的每个网络段都拥有专门设计的区块链以实现协同工作。最后，通过一个案例研究展示了基于数字孪生的T-NTNs在安全资源管理方面的表现，并与其基准方案进行了比较。

地面网络与非地面网络（T-NTNs）通过整合空间网络、空中网络和地面网络，旨在为移动终端（如车联网）提供广泛的覆盖范围和无缝连接。为提升这些集成网络的服务性能，人们研究了诸多关键问题，比如无线设备之间的可靠连接以及数据传输的安全性。本文受先进数字孪生技术的启发，提出了基于数字孪生的T-NTNs架构，该架构利用集成网络的物理信息构建虚拟环境，以实现多领域资源分配。具体而言，我们首先介绍了这种基于数字孪生的T-NTNs框架，它由物理层和数字孪生层组成。接着，设计了分布式激励机制，促使资源丰富的无线设备向资源有限的无线设备提供资源。为进一步应对T-NTNs中的安全威胁，我们为这些集成网络设计了协作型区块链，确保资源管理的安全性，其中T-NTNs的每个网络段都拥有专门设计的区块链以实现协同工作。最后，通过一个案例研究展示了基于数字孪生的T-NTNs在安全资源管理方面的表现，并与其基准方案进行了比较。