特邀社论：多卫星协同通信与网络——构建未来的全球卫星互联网

《IEEE Wireless Communications》：Guest Editorial: Multi-Satellite Collaborative Communications and Networking for Future Global Satellite Internet

　　

多卫星协作已成为提升通信覆盖范围、定位精度、导航能力以及遥感准确性的关键范式。随着星际链路技术的快速发展，异构卫星星座之间的协同作用促进了多功能集成，显著提高了资源利用效率，并确保了卫星服务在各种天气条件和高度动态环境下的稳定性。如今，包括可回收发射载具、激光通信、集成传感与通信（ISAC）以及人工智能驱动的数据处理在内的先进技术的融合，使多卫星协作成为学术界和工业研究的重要前沿领域。

尽管具有巨大潜力，但大规模部署协作卫星网络仍面临诸多挑战，如复杂的拓扑结构、较高的传播延迟、多源干扰以及严格的安全要求。为应对这些限制，本期特刊探讨了旨在塑造全球卫星互联网未来的新概念、新理论和新框架。以下十二篇文章全面概述了该领域的最新进展。

文章[A1]从宏观层面提出了多层卫星星座的架构框架，探讨了多目标优化在星座设计中的应用，为未来基于空间的网络发展提供了战略路线图。

文章[A2]聚焦于一种革命性的物理层技术，研究了利用Rydberg原子量子接收器来增强地面终端与卫星之间的直接通信，通过量子传感技术在6G非地面网络中实现更高的灵敏度和可靠性。

文章[A3]挑战了将卫星视为简单中继的传统观点，作者主张低地球轨道（LEO）卫星应整合在轨缓存和跨星座协作，从而提升网络弹性和全球服务交付能力。

文章[A4]解决了巨型星座固有的可扩展性问题，通过引入分层深度强化学习（HDRL）框架，在高度动态和大规模的网络拓扑中实现了自适应且高效的路由决策。

文章[A5]探讨了传感与通信功能的集成，系统分析了波形设计和目标跟踪面临的挑战，强调了LEO星座在高精度协作传感方面的独特优势。

文章[A6]进一步研究了分布式系统的协同作用，提出了一种集成架构（DISLAC），旨在利用多颗卫星的协同处理能力为6G环境提供精确的空间信息服务。

文章[A7]关注先进的天线技术，评估了可重构全息表面（RHS）在近场通信中的潜力，强调了它们提升无人机和卫星节点能效的能力。

文章[A8]介绍了太空电力网格的创新概念，通过无线能量传输和多跳能量路由，实现了星座间的协同能量管理，延长了卫星寿命并增强了任务可持续性。

文章[A9]将人工智能与物理层安全相结合，提出了一种联邦学习框架，允许多颗卫星协作识别射频指纹（RFF），同时不损害数据隐私，显著提升了认证能力。

文章[A10]分类了集成传感-通信-计算架构的典型应用场景，详细分析了太空边缘计算的实现障碍，为未来的综合服务部署提供了参考。

文章[A11]解决了服务需求波动下的资源管理问题，提出了针对光电混合网络的优化策略，确保即使在快速变化的轨道环境中也能满足差异化的服务质量（QoS）要求。

文章[A12]研究了来自多颗LEO卫星的相干传输复杂性，从多维角度分析了同步误差和信道状态信息，为双连接场景下的高速协作通信提供了实用解决方案。

最后，文章[A13]提出了一种基于深度强化学习的分层多域协作通信架构，旨在提升多卫星协作的效率，并为智能、自进化系统架构的发展铺平道路，同时促进了卫星-地面网络的系统化发展，改善了用户通信体验。

总之，本期特刊的贡献突显了多卫星协作的变革潜力。这里提出的创新理论和机制为下一代全球卫星互联网奠定了坚实基础。我们希望这些见解能激发更多研究，加速更智能、更安全、更集成化的太空信息系统的开发。

客座编辑们衷心感谢所有作者的高质量贡献，以及审稿人的严谨和建设性反馈。特别感谢主编和编辑团队在推动本期特刊出版过程中提供的宝贵支持。

附录

相关文章

1. G. Chen, T. Liao, S. Meng, and S. Wu, “异构多层星座在未来的卫星互联网中的应用：框架、优化与发展愿景”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第14–22页，2026年6月。

2. Q. Peng等人，“通过机载Rydberg原子量子接收器增强地面-卫星直接通信”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第23–30页，2026年6月。

3. S. Dou, S. Zhang, X. Chen, Z. Guo, T. Q. S. Quek, and K. L. Yeung, “超越空间路由器：重新审视LEO卫星星座在未来的全球互联网架构中的作用”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第31–38页，2026年6月。

4. N. Wu, M. Wang, T. Zhang, Y. Chang, and H. Yin, “多层巨型星座网络管理架构下的分层智能路由”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第39–46页，2026年6月。

5. Z. Wei, H. Liu, Y. Geng, Z. Feng, G. Gui, and K. Zheng, “ISAC支持的LEO星座网络化传感：挑战与机遇”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第47–56页，2026年6月。

6. Y. Zhang等人，“基于LEO卫星星座的分布式集成传感、定位与通信”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第57–65页，2026年6月。

7. M. A. Jamshed等人，“可重构全息表面与近场通信在非地面网络中的应用：潜力与挑战”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第66–73页，2026年6月。

8. J. Ye等人，“太空电网：释放卫星星座中协同能量管理的潜力”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第3期，第74–82页，2026年6月。

9. L. Yang等人，“用于在轨射频指纹识别的多卫星联邦学习”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第83–91页，2026年6月。

10. Z. Zhang, Z. Ma, X. Lei, M. Xiao, L. Lei, and E. Panayirci，“多卫星协作在集成卫星遥感、通信和计算网络中的应用场景与挑战”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第92–101页，2026年6月。

11. Z. Wu, H. Zhang, Z. Zhang, X. Ma, Y. Ren, and C. Ren，“在高度动态环境下具有异构和差异化服务的多卫星协作网络的资源优化”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第102–109页，2026年6月。

12. Y. Wang等人，“多LEO卫星的协作传输：时空频率视角”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第110–117页，2026年6月。

13. Y. He and B. Sheng，“基于DRL的分层多域协作：一种智能且通用的多卫星协作通信架构”，IEEE Wireless Communications, 第33卷，第118–125页，2026年6月。