4. 星间链路接入基本概念
星间链路（Inter-Satellite Link, ISL）是卫星星座内部以及星座之间直接交换数据的无线通道。与地面蜂窝网络不同，星间链路的收发两端都在高速运动，链路距离、相对角速度、多普勒频移持续变化，可用时间窗口往往只有几分钟到十几分钟。因此，“接入”在星间链路语境下不只是“能不能连上”，而是要在有限窗口内完成多用户共享、双向通信、资源分配和链路生命周期管理的一整套机制。本节围绕四个核心概念展开：多址接入、双工方式、接入控制、链路建立与释放流程。
一、多址接入：让多颗卫星共享同一段频谱
星间链路的物理信道是射频或激光频段，同一波束或同一频段内往往需要同时服务多颗卫星。多址接入（Multiple Access）解决的就是“多个用户如何共享同一信道资源”的问题。常见的星间多址方式包括：
- FDMA（频分多址）：为每颗卫星分配不同的载波频率，各卫星在自己的频段内独立发送。优点是实现简单、无需严格时间同步；缺点是频带利用率低，卫星数量多时保护带开销大。
- TDMA（时分多址）：所有卫星轮流占用同一频段，每个时隙只允许一颗卫星发送。优点是频谱效率高、便于功率控制；缺点是需要全网时间同步，星间传播时延变化会带来时隙对齐误差。
- CDMA（码分多址）：各卫星使用不同的扩频码，在同一频段同时发送，接收端通过相关解扩区分用户。优点是抗干扰、抗截获能力强；缺点是远近效应明显，需要功率控制。
- SDMA（空分多址）：利用多波束天线或相控阵，将不同卫星在空间上隔离，同一频率可在不同波束中复用。星间链路中常与激光通信结合，通过窄波束实现空间隔离。
在实际星座中，多址方式往往不是单一使用，而是组合使用。例如，低轨星座的星间链路可能采用“TDMA+SDMA”：在时间上划分时隙，在空间上通过多波束区分不同方向的邻居卫星。选择多址方式时，需要权衡频谱效率、同步复杂度、抗干扰能力、终端功耗和实现成本。
二、双工方式：上下行如何同时进行
星间链路需要双向通信，双工方式决定了收发双方如何在同一链路上同时或交替传输。主要分为两类：
- 频分双工（FDD）：上行和下行使用不同的频率，收发可以同时进行。优点是时延低、无需切换时间；缺点是占用双份频谱，且星间多普勒频移对上下行影响不同，需要分别补偿。
- 时分双工（TDD）：上行和下行使用同一频率，通过时间划分交替收发。优点是频谱利用率高、上下行信道互易性好，便于波束赋形；缺点是需要保护间隔，且星间传播时延大，保护间隔设置不当会造成收发冲突。
在星间链路中，由于传播时延可达几毫秒到几十毫秒，TDD的保护间隔需要根据最大星间距离动态调整。例如，两颗低轨卫星相距2000 km时，单程传播时延约6.7 ms，若采用TDD，保护间隔至少需要覆盖往返时延和收发切换时间。FDD则不受此限制，但需要为上下行分别分配频率资源，并考虑多普勒频移的差异补偿。
三、接入控制：谁在什么时候可以接入
接入控制（Access Control）决定哪些卫星、在什么条件下、以什么优先级接入星间链路。它通常包括三个层面：
- 准入控制：判断新请求是否允许接入。依据包括链路余量、剩余时隙/频率资源、邻居卫星数量、业务优先级等。若资源不足，则拒绝或排队。
- 调度控制：在多个请求之间分配时隙、频率、波束或功率。常用算法有轮询、最大载干比、比例公平等。星间链路中还需考虑链路持续时间，优先服务即将离开可见窗口的卫星。
- 功率与速率控制：根据链路距离和信道质量调整发射功率和调制编码方式，保证误码率满足要求，同时避免对相邻链路造成干扰。
接入控制的核心是“在有限窗口内最大化有效吞吐”。例如，当一颗卫星同时被三颗邻居卫星请求建链，而自身只有两个收发通道时，接入控制模块需要根据业务优先级、链路剩余时间和信道质量，选择两颗卫星建立链路，第三颗卫星则排队或改由其他路径转发。
四、链路建立与释放流程
星间链路的建立与释放是一个状态迁移过程，通常包括以下阶段：
- 发现与捕获：通过星历信息或扫描波束，确定邻居卫星的方位和可见时间窗口。
- 握手与认证：交换链路参数（频率、时隙、码字、功率），完成身份认证和密钥协商。
- 同步与训练：完成时间同步、频率同步和信道估计，建立稳定的收发关系。
- 数据传输：在已建立的链路上传输业务数据，同时持续监测链路质量。
- 释放：当卫星离开可见窗口、业务结束或链路质量恶化时，发送释放请求，回收时隙/频率资源，更新邻居表。
释放流程同样重要。若释放不及时，会造成资源浪费和邻居表不一致。实际系统中，释放通常由链路质量监测触发：当连续多个周期误码率超过门限，或链路余量低于阈值时，主动发起释放，并通知调度模块重新分配资源。
五、四个概念的协同关系
多址接入、双工方式、接入控制和链路生命周期并不是孤立的。多址接入决定了资源如何划分，双工方式决定了收发如何共存，接入控制决定了资源分配给谁，链路建立与释放则决定了资源何时可用、何时回收。四者共同构成星间链路接入的完整闭环。
以一个低轨星座的星间链路为例：卫星A与卫星B在可见窗口内建立链路，采用TDMA+SDMA多址方式，TDD双工，接入控制模块根据业务优先级分配时隙和波束。链路建立后，卫星A持续监测误码率和链路余量；当卫星B即将离开可见窗口时，释放流程启动，回收时隙资源，更新邻居表，并通知调度模块为下一颗卫星分配资源。整个过程在几分钟内完成，体现了星间链路接入的高动态、短窗口和强约束特征。