顧學(xué)邁+趙康+賈敏+張乃通

摘要：認(rèn)為陸地信息系統(tǒng)已無(wú)法滿足信息化社會(huì)及國(guó)防信息化廣域覆蓋與多類信息融合共享的需求，建立空間信息基礎(chǔ)設(shè)施是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求。針對(duì)中國(guó)建設(shè)天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的原因、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)難點(diǎn)、演示驗(yàn)證等，提出了中國(guó)建立天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)探索性的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)其實(shí)施過(guò)程中于陸地信息設(shè)施不同的技術(shù)難點(diǎn)的看法。

關(guān)鍵詞：天、空、地一體化；信息網(wǎng)絡(luò)；天基寬帶互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-6868 （2016） 04-0002-007

第三次工業(yè)革命使人類進(jìn)入信息時(shí)代，信息已成為當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。傳統(tǒng)的陸地信息設(shè)施與傳輸體制已滿足不了紛繁復(fù)雜的信息需求，必須利用空間高度傳輸處理信息的優(yōu)勢(shì)?？臻g信息傳輸相比于陸地信息傳輸，在覆蓋面積、接入速度、效率、實(shí)時(shí)性、精度等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，我們必須充分利用空間信息傳輸?shù)倪@些優(yōu)勢(shì)，建設(shè)天、空、地一體化的信息網(wǎng)絡(luò)，滿足日益紛雜的信息需求[1-5]。

1 空間信息傳輸?shù)幕靖拍?/p>

1.1 空間的定義

空間按離地球高度可分為兩類：

·離地球表面3.6×104 km的靜止軌道（GEO）衛(wèi)星，又稱衛(wèi)星、太空、外層空間、天基，我們簡(jiǎn)稱為“天基”。

·離與月球以遠(yuǎn)的太陽(yáng)系行星空間，即離地球大于約3.84×105 km，最遠(yuǎn)到海王星（曾定為到冥王星）的空間，稱為深空。

1.2 空間信息傳輸條件

（1）傳輸性能

由于空間通信系統(tǒng)具有傳輸距離長(zhǎng)、多普勒頻移大、信道衰落大等特點(diǎn)，空間信息傳輸?shù)膫鬏敁p耗、時(shí)延、誤碼率、傳輸速率等性能與傳輸距離密切相關(guān)[6]?？臻g信息傳輸?shù)逆溌沸阅芘c誤碼率性能分別如表1和表2所示。

由表1和表2可知，隨著通信端與地球距離的增大，其傳輸損耗與傳輸時(shí)延顯著增大，下行鏈路速率與誤碼率也顯著增大。由此可見(jiàn)，空間通信的技術(shù)難度是發(fā)展空間信息傳輸?shù)闹饕魬?zhàn)。

（2）傳輸環(huán)境

空間信息傳輸?shù)膫鬏敪h(huán)境，大體可分為以下幾個(gè)部分：

·火星以近，經(jīng)大氣層一站到達(dá)；

·火星以遠(yuǎn)，經(jīng)大氣層→被測(cè)星行程空間→被測(cè)星、復(fù)雜時(shí)空環(huán)境、復(fù)雜空間環(huán)境（空間粒子、溫度場(chǎng)、電磁場(chǎng)、重力場(chǎng)、真空等）。

由此可見(jiàn)，天基、深空都屬于空間范疇，但它們的性能差別還是很大的；月球、火星是屬于深空范疇，但不能代表整個(gè)深空。因此，我們認(rèn)為當(dāng)前天基、深空應(yīng)先分別研究，而月球、火星作為天基系統(tǒng)的延伸研究，探索合為一體研究的可行性[7]。

1.3 業(yè)務(wù)（任務(wù)）種類

對(duì)于天、空、地一體化的信息網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)種類，多種行業(yè)提出了多類業(yè)務(wù)需求，可大概概括為兩類：

（1）以整個(gè)地球?yàn)橐朁c(diǎn)，對(duì)陸地、海洋、大氣層與生物間的相互作用進(jìn)行系統(tǒng)綜合觀察，觀測(cè)、認(rèn)識(shí)地球，與地球和諧共處；對(duì)遠(yuǎn)程、空中、海洋等目標(biāo)監(jiān)測(cè)、探測(cè)、測(cè)繪、監(jiān)視。這些信息的獲取是要通過(guò)應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)的感知（我們統(tǒng)稱為對(duì)地觀測(cè)應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)）。

（2）應(yīng)急增強(qiáng)，快速響應(yīng)。這些信息的獲取可用入網(wǎng)靈活，可多次使用的飛機(jī)、飛艇等組成的高空平臺(tái)及由微小衛(wèi)星組網(wǎng)完成。

1.4 對(duì)空間信息設(shè)施的技術(shù)要求

為解決陸地信息傳輸?shù)钠款i，建立空間信息傳輸系統(tǒng)勢(shì)在必行，其設(shè)施的技術(shù)要求主要有3點(diǎn)：廣域覆蓋，信息共享，適應(yīng)多種行業(yè)、多類業(yè)務(wù)的需求。

2 在軌應(yīng)用衛(wèi)星（航天器）簡(jiǎn)況

2.1 在軌衛(wèi)星數(shù)及其分布

截至2015年，全球在軌應(yīng)用衛(wèi)星數(shù)及其分布情況如下：

（1）當(dāng)前在軌衛(wèi)星1 311顆，通信、導(dǎo)航與對(duì)地觀測(cè)合計(jì)占87%。

（2）軍、民、商衛(wèi)星的比例分配為29%、26%、45%；通信衛(wèi)星中商業(yè)衛(wèi)星占74%，占在軌衛(wèi)星的40%。

（3）呈現(xiàn)“一超多強(qiáng)”格局，美、俄、歐、中居前列（“十二五”期間在軌衛(wèi)星數(shù)為：美國(guó)445顆，俄羅斯146顆，歐洲131顆，中國(guó)129顆，日本47顆，印度23顆，其他國(guó)家或地區(qū)123顆）。

2.2 在軌應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)存在的問(wèn)題

雖然近幾十年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，在軌衛(wèi)星數(shù)呈逐年增多的趨勢(shì)，但對(duì)于建設(shè)天、空、地一體化的信息網(wǎng)絡(luò)仍然存在很多亟待解決的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）為了滿足獲取信息的準(zhǔn)確度，基本采用低軌制來(lái)“量身定制”開(kāi)發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立使用，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，彼此相互獨(dú)立，并呈現(xiàn)出“煙囪林立”的景象。

（2）不具備中繼傳輸鏈路，只能在過(guò)頂時(shí)才能獲取信息，不能滿足廣域覆蓋需求。

（3）信息遵循先落地后共享的模式，獲取的共享信息有時(shí)延，很難實(shí)行在全球建立地面站，獲取共享信息受限。

3 天基信息網(wǎng)絡(luò)

天基寬帶互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展思路，如圖1所示。為滿足廣闊的覆蓋范圍，提高應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)的軌道高度，我們需要在骨干傳輸層主要利用GEO。由于GEO衛(wèi)星資源受限，無(wú)法滿足所有應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)和地面特殊用戶的同時(shí)接入，使對(duì)地探測(cè)、偵察、監(jiān)視精度大大下降，我們就需要在骨干傳輸層下方，利用多顆高/中/低軌衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)構(gòu)成單層星座或低/中軌雙層星座，作為接入層。另外，我們還需要增加管理層，通過(guò)添加空間設(shè)施模擬天基虛擬任務(wù)中心，作為整個(gè)天基部分的信息處理分發(fā)中心。

3.1 解決問(wèn)題的途徑

應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)由于基本上采用低軌（特別是遙感衛(wèi)星與偵查衛(wèi)星）及量身定制而使空間信息不能滿足技術(shù)要求，我們?nèi)舨捎肎EO/同步軌道（GSO）衛(wèi)星為應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)星座，仍不能滿足探測(cè)、測(cè)試精度要求；同時(shí)GEO軌道資源有限，滿足不了多種用戶、多類業(yè)務(wù)的需求。為此，既考慮利用空間靜止軌道資源，又保有應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)的現(xiàn)有功能，我們可以采用：以中繼衛(wèi)星在GEO/ GSO組網(wǎng)形成骨干層；骨干層輔以非同步軌道的中軌道（MEO）/低軌道（LEO）星座共同組成接入層、管理層，這兩層聯(lián)合構(gòu)成天基互聯(lián)網(wǎng)，如圖2所示。

（1）骨干層的功能

·空間信息網(wǎng)的核心，需具備全球覆蓋、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、寬帶承載、接入便捷，以及支持多類型業(yè)務(wù)和異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)等能力。

·骨干層中繼衛(wèi)星通過(guò)星間鏈路與星地鏈路、通過(guò)網(wǎng)關(guān)和地面互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，形成天地一體的傳輸網(wǎng)。

（2）接入、管理層的功能

·接入層的功能為：GEO/GSO及非GEO的MEO/LEO均可獨(dú)立或聯(lián)合地構(gòu)成接入管理層星座，可將其看成是一個(gè)數(shù)傳網(wǎng)。其任務(wù)是管理部分確定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)物理鏈路，完成高實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)端到端的快速運(yùn)輸，以及非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理、產(chǎn)品生成，并提供產(chǎn)品信息的共享服務(wù)、分布式運(yùn)行。

·管理的功能為：解決網(wǎng)絡(luò)（拓?fù)洌┕芾?、網(wǎng)絡(luò)物理鏈路建立和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。

骨干層與接入、管理層共同組成天基寬帶互聯(lián)網(wǎng)。

可見(jiàn)，天基感知層獲取的信息有兩條傳輸通道：對(duì)于滿足廣域覆蓋與信息共享要求的信息，可以經(jīng)過(guò)一條從感知層經(jīng)過(guò)天基互聯(lián)網(wǎng)到地面的通道；另一條是應(yīng)用衛(wèi)星感知到的，專用信息直接到地的通道（即保留了原應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)的功能）。

3.2 天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

一體化的天、空、地信息網(wǎng)絡(luò)，基本組成如下：

（1）以天基寬帶互聯(lián)網(wǎng)為核心，應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)（天基感知系統(tǒng)）為源端，組成天基信息網(wǎng)絡(luò)。為滿足未來(lái)空間應(yīng)用體系的相關(guān)要求，應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)梳理成若干性質(zhì)的“應(yīng)用子網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)可以用網(wǎng)、全面用網(wǎng)、高效用網(wǎng)的目標(biāo)。

（2）應(yīng)急增強(qiáng)、快速響應(yīng)由微小衛(wèi)星分布組網(wǎng)及高空平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，與應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)共同組成天基感知網(wǎng)。

（3）從空間地理角度看，海上平臺(tái)是地基部分，但從信息傳輸角度看，需借助天基互聯(lián)網(wǎng)才能有效實(shí)現(xiàn)其功能。

（4）衛(wèi)星導(dǎo)航、定位系統(tǒng)提供天基、地基的時(shí)空基準(zhǔn)及服務(wù)范圍，涵蓋各類衛(wèi)星、高空平臺(tái)、地面站、機(jī)載、艦、手持終端等。

（5）天基信息安全體系。由于天基信息是開(kāi)放的、難于保密的，因此必須研究天基信息安全體系。

（6）陸地（基）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。陸地是衛(wèi)星遙感的對(duì)象，同時(shí)也是天基信息網(wǎng)絡(luò)的最終用戶，必須構(gòu)建具有多系統(tǒng)空間信息收發(fā)和數(shù)據(jù)融合能力的新型衛(wèi)星控制中心（直接接收過(guò)頂衛(wèi)星的數(shù)據(jù)）及信息管理中心，建設(shè)具有中繼下行、上行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能的關(guān)口站。

天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的基本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。總體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由天基和陸基兩部分組成：在天基部分，以天基寬帶互聯(lián)網(wǎng)為核心，以應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)（天基感知系統(tǒng)）為其源端，組成天基信息網(wǎng)絡(luò)；在陸基部分，以地面互聯(lián)網(wǎng)為核心，以各類地面站、機(jī)載、艦、手持終端、地面移動(dòng)用戶為其源端，組成陸基信息網(wǎng)絡(luò)。

4 天基信息傳輸?shù)募夹g(shù)難點(diǎn)

天基信息傳輸系統(tǒng)是空間信息鏈的紐帶，其獨(dú)特的空間環(huán)境使其具有顯著優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，天基信息傳輸系統(tǒng)也不可避免地存在技術(shù)難點(diǎn)，這是由天基系統(tǒng)所處的空間環(huán)境所決定的，這些技術(shù)難點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)地帶來(lái)傳輸性能的下降，主要表現(xiàn)為以下3個(gè)方面。

（1）信息傳輸距離遠(yuǎn)，星上處理能力受限

該技術(shù)難點(diǎn)帶來(lái)以下兩個(gè)問(wèn)題：

·端到端傳輸時(shí)延大，傳輸損耗大（見(jiàn)表1），鏈路質(zhì)量差。這是傳統(tǒng)衛(wèi)星通信研究中就一直關(guān)注的問(wèn)題，但是隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增長(zhǎng)，解決這一傳統(tǒng)問(wèn)題的方案可能不再局限于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，而可以通過(guò)多節(jié)點(diǎn)協(xié)同加以解決。

·時(shí)延、誤碼（見(jiàn)表2）、中斷等區(qū)別于地面鏈路的問(wèn)題對(duì)組網(wǎng)也帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)。

（2）節(jié)點(diǎn)高度動(dòng)態(tài)變化

·構(gòu)成天基網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)由衛(wèi)星組成，并有一定的時(shí)間規(guī)律。如果考慮快響、應(yīng)急加強(qiáng)的高空平臺(tái)及微小衛(wèi)星等節(jié)點(diǎn)，由于其運(yùn)動(dòng)特征通常不具備規(guī)律性，則會(huì)使天基互聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)異構(gòu)。

·高度動(dòng)態(tài)的特性在物理層則表現(xiàn)為高中斷率和高誤碼率，衛(wèi)星鏈路可以成功傳輸時(shí)的誤碼率達(dá)10-6，而地面互聯(lián)網(wǎng)中誤碼率僅為10-8。

·在鏈路層則要求節(jié)點(diǎn)能夠動(dòng)態(tài)接入、快速切換等。

·由于節(jié)點(diǎn)的高度動(dòng)態(tài)變化，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也會(huì)隨之快速變化，形成動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，這將對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的路由形成極大的挑戰(zhàn)。

·在傳輸層，較高的誤碼率通常造成數(shù)據(jù)丟失，采用傳統(tǒng)傳輸控制協(xié)議（TCP）將明顯降低數(shù)據(jù)吞吐量。

（3）天基傳輸中的非對(duì)稱性

在天基系統(tǒng)中，通常下行鏈路的速率遠(yuǎn)大于上行鏈路的速率（見(jiàn)表2）。因此，TCP/IP協(xié)議必須加以不斷改進(jìn)，才能引入到天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中。

與陸地信息傳輸系統(tǒng)一樣，天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)要滿足一定的傳輸規(guī)則，即必須確定其適用的傳輸協(xié)議。

（1）一體化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系必須對(duì)于天基信息傳輸特殊性進(jìn)行適配和支持，并能夠與地面互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議無(wú)縫融合。

（2）空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)（CCSDS）網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層等協(xié)議在具體實(shí)現(xiàn)上與地面TCP/IP協(xié)議是不同的，如何實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，需要通過(guò)關(guān)口站實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。

（3）需要開(kāi)展各類適應(yīng)天基網(wǎng)絡(luò)特殊性的新協(xié)議體系（容遲容斷網(wǎng)絡(luò)（DTN）等[8]）及一體化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互聯(lián)新機(jī)制的研究與試驗(yàn)工作。

星際鏈路、星地鏈路如何選擇傳輸手段，是采用微波還是激光[9]？還是兩者混合？它們又如何適應(yīng)衛(wèi)星對(duì)載荷的要求？以上這些是我們必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，否則從技術(shù)上來(lái)講就無(wú)法構(gòu)成天基信息網(wǎng)絡(luò)。

圖4給出了天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的難點(diǎn)。

5 天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)仿真

設(shè)想

天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)具有規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)高動(dòng)態(tài)，異構(gòu)，不規(guī)則，鏈接不穩(wěn)定，分布式，自組織等特點(diǎn)，建設(shè)天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)需克服大量技術(shù)難題，耗時(shí)較長(zhǎng)，投資巨大。因此在實(shí)施建設(shè)前，需在半實(shí)物仿真平臺(tái)的基礎(chǔ)上通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、性能、技術(shù)難點(diǎn)、兼容性等。

5.1 仿真系統(tǒng)架構(gòu)

仿真測(cè)試平臺(tái)天基信息網(wǎng)（含天基互聯(lián)網(wǎng)、天基感知網(wǎng)及地基信息網(wǎng)），如圖5所示[1]，在半實(shí)物仿真平臺(tái)中部署虛擬任務(wù)中心、控制平臺(tái)和各類虛擬空間節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行文中設(shè)定的天空地一體化協(xié)同通信任務(wù)，驗(yàn)證多衛(wèi)星系統(tǒng)和多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的概念。

5.2 仿真要素

仿真平臺(tái)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的各類仿真要素，主要包括：

（1）傳輸環(huán)境要素

·傳輸環(huán)境，包括傳輸衰減、干擾、相應(yīng)的誤碼率等；

·物理層非理想特性，包括傳播時(shí)延、方位角、掩星等。

（2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)置要素

·網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置，包括節(jié)點(diǎn)數(shù)量、軌道、拓?fù)渥兓?/p>

·節(jié)點(diǎn)設(shè)備設(shè)置，包括指向、處理功率和存儲(chǔ)空間大小、發(fā)射功率和設(shè)置的速率、其他空間節(jié)點(diǎn)約束。

（3）管理設(shè)置要素

·帶寬、存儲(chǔ)資源限制；

·密鑰分發(fā)管理、鏈路安全設(shè)置。

5.3仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

（1）仿真平臺(tái)總體方案如圖5所示，分為3個(gè)層面：實(shí)驗(yàn)邏輯平面、控制平面和數(shù)據(jù)平面。

·實(shí)驗(yàn)邏輯平面：設(shè)計(jì)需要開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)的天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)功能應(yīng)用方面的特定場(chǎng)景（場(chǎng)景可變換）；

·控制平面：依據(jù)實(shí)驗(yàn)邏輯平面需求配置仿真平臺(tái)軟硬件各項(xiàng)參數(shù)，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的記錄；

·數(shù)據(jù)平面：結(jié)合軟硬件半實(shí)物設(shè)備（條件許可情況下可利用小衛(wèi)星或空間站等）實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)仿真。

（2）對(duì)天基特殊性的仿真，也分為3個(gè)層面。

·軟件模擬：利用計(jì)算機(jī)軟件模擬天基網(wǎng)絡(luò)物理層面、網(wǎng)絡(luò)層面和管理層面的特殊性；

·半實(shí)物仿真：由軟件模擬產(chǎn)生相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)物設(shè)備（收發(fā)機(jī)等）結(jié)合信道硬件模擬器實(shí)現(xiàn)物理層特性的仿真；

·在軌系統(tǒng)載荷仿真：在仿真系統(tǒng)中結(jié)合小衛(wèi)星、天鏈中繼星或空間站等實(shí)現(xiàn)部分在軌系統(tǒng)載荷實(shí)驗(yàn)，其中天鏈中繼星可提供真實(shí)中繼鏈路特性，小衛(wèi)星或空間站可實(shí)現(xiàn)真實(shí)通信載荷，對(duì)動(dòng)態(tài)接入特性、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等可以開(kāi)展實(shí)際測(cè)試，通過(guò)空間站還可以研究在軌網(wǎng)絡(luò)管理，實(shí)現(xiàn)天基網(wǎng)絡(luò)自主運(yùn)行。

（3）擬開(kāi)展的研究工作

平臺(tái)各部分可支持開(kāi)展針對(duì)不同研究?jī)?nèi)容的仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方案如圖6所示，主要包括五大方向。

·功能應(yīng)用模擬：主要集中在實(shí)驗(yàn)邏輯平面，針對(duì)未來(lái)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)能夠支撐的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)與服務(wù)模型，提出各種基于通信基礎(chǔ)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)功能與應(yīng)用場(chǎng)景，重點(diǎn)開(kāi)展基于虛擬任務(wù)中心的任務(wù)控制執(zhí)行技術(shù)的研究，在網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)、物理層關(guān)鍵技術(shù)等支撐下驗(yàn)證天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的整體功能。

·物理層關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證：擬著重破解衛(wèi)星、飛機(jī)、高空平臺(tái)等網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)接入，物理資源高效調(diào)度等物理層難題，同時(shí)為相關(guān)上層實(shí)驗(yàn)提供參數(shù)、要素的支撐，并將相關(guān)技術(shù)突破（實(shí)物或半實(shí)物）納入仿真平臺(tái)系統(tǒng)，開(kāi)展集成演示驗(yàn)證。

·網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真：針對(duì)天、空、地一體化信息網(wǎng)絡(luò)，特別是天基網(wǎng)絡(luò)的特殊性，研究能夠適應(yīng)天基網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并保證與地面互聯(lián)互通的可靠高效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系，綜合研究基于IP over CCSDS協(xié)議、TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P協(xié)議體系以及基于DTN網(wǎng)絡(luò)的覆蓋層協(xié)議體系等若干方案，在物理層關(guān)鍵技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境仿真要素的支撐下開(kāi)展各種仿真實(shí)驗(yàn)。

·網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)仿真：網(wǎng)絡(luò)管理是未來(lái)天空地一體化信息網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)行的重要支撐技術(shù)，主要研究網(wǎng)絡(luò)資源的高效配置管理與協(xié)調(diào)共享，同時(shí)研究利用具有資源、人員優(yōu)勢(shì)的空間站作為空間網(wǎng)絡(luò)天基管理節(jié)點(diǎn)，探索空間網(wǎng)絡(luò)的自主運(yùn)行機(jī)制，在物理層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相關(guān)技術(shù)支持下開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)。

·小衛(wèi)星/空間站在軌實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：充分利用未來(lái)小衛(wèi)星發(fā)射/搭載天宮二號(hào)空間站載荷等模式實(shí)現(xiàn)前述研究成果的在軌演示驗(yàn)證，特別是將會(huì)綜合各單位力量爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)物理層動(dòng)態(tài)接入技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全與管理技術(shù)以及全功能演示等多個(gè)層面的在軌驗(yàn)證工作。

6 結(jié)束語(yǔ)

天基信息網(wǎng)絡(luò)與地面信息網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱陸基信息網(wǎng)絡(luò)）共同組成天、空、地一體化網(wǎng)絡(luò)。由于地基信息網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)經(jīng)營(yíng)，目前已能夠大規(guī)模建設(shè)、發(fā)展、應(yīng)用，并且若干大規(guī)模信息中心已形成，而天基信息網(wǎng)絡(luò)雖已有一定的衛(wèi)星資源，但未形成網(wǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息的技術(shù)要求。因此，當(dāng)前天空地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)在天基部分。

（1）天基信息網(wǎng)絡(luò)是由衛(wèi)星通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、衛(wèi)星感知系統(tǒng)組成（含對(duì)地遙感、海洋觀測(cè)、測(cè)繪、快響/應(yīng)急加強(qiáng)等衛(wèi)星系列）。

（2）天基信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)目標(biāo)為：建立一套區(qū)別于由任何單一任務(wù)驅(qū)動(dòng)的、適應(yīng)于特定要求的垂直基礎(chǔ)設(shè)施，以網(wǎng)絡(luò)化、一體化統(tǒng)纜全系統(tǒng)。

·在不用全球建立專用地面站網(wǎng)絡(luò)的條件下，實(shí)現(xiàn)不間斷的天基廣域數(shù)據(jù)獲取、處理、傳輸功能，達(dá)到廣域覆蓋的需求。

·網(wǎng)絡(luò)化、一體化統(tǒng)纜全系統(tǒng)，將煙囪式分散或獨(dú)立的各類感知系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)化綜合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和必要資源共享，原定制系統(tǒng)功能仍保持。

（3）以建立天基互聯(lián)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)化、一體化天基感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)可以用網(wǎng)、全面用網(wǎng)、高效用網(wǎng)為重點(diǎn)。

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