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專 題 導(dǎo) 讀

天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)是以地面網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以天基網(wǎng)絡(luò)為延伸，覆蓋地球近地空間（“科普中國”百科詞條定義，近地空間：地球海平面起100~36 000 km的球殼狀區(qū)域），為陸、海、空、天各類用戶的各類活動提供信息傳送和應(yīng)用保障的信息基礎(chǔ)設(shè)施，是當(dāng)今世界強(qiáng)國國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要支撐。為了完成新時期全面建成社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)，第十二屆全國人民代表大會第四次會議審議通過的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要（草案）》中將天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)列入了“科技創(chuàng)新2030—重大項(xiàng)目”。

天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中的“天”是指由近地空間內(nèi)的衛(wèi)星等航天器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的天基網(wǎng)絡(luò)，而“地”則是指由地面關(guān)口站網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)等共同組成的地球表面網(wǎng)絡(luò)。天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)（特別是其中的天基網(wǎng)絡(luò)）具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間距離遠(yuǎn)、信道開放易受攻擊、空間網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)資源受限等特點(diǎn)，許多地面網(wǎng)絡(luò)的成熟技術(shù)難以直接應(yīng)用于天基網(wǎng)絡(luò)。通過網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議等層面的頂層設(shè)計，考慮天地各類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在技術(shù)體制方面的顯著差異，突破天地大尺度高速信息傳輸、空間動態(tài)組網(wǎng)與路由交換、天地一體化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)與應(yīng)用服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，才能為近地空間中的各類終端用戶提供跨網(wǎng)絡(luò)的信息共享與應(yīng)用服務(wù)。

本專題特邀請國內(nèi)在本領(lǐng)域有較好技術(shù)基礎(chǔ)的高等院校和研究院所中從事一線研究的權(quán)威專家、學(xué)者撰文，介紹他們最新的研究成果，內(nèi)容涵蓋了天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)編址與路由、空間激光通信、安全防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和低軌星座設(shè)計等研究方向，以期為未來更深入、更廣泛的技術(shù)研究與系統(tǒng)設(shè)備研制指明方向，促進(jìn)我國天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。

《關(guān)于天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展建設(shè)的思考》分析了國內(nèi)外相關(guān)天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，從總體層面給出了天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)想，包括應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)體系結(jié)構(gòu)以及需要重點(diǎn)突破的關(guān)鍵技術(shù)，最后提出了實(shí)施策略建議。

天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)由天基骨干網(wǎng)、天基接入網(wǎng)和地面網(wǎng)絡(luò)組成，其中的天基網(wǎng)絡(luò)具有拓?fù)渥兓l繁、鏈路帶寬和誤碼率波動較大等特點(diǎn)，不能直接運(yùn)用地面網(wǎng)絡(luò)的編址與路由技術(shù)。《天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一編址與路由研究》針對天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)高效互聯(lián)融合的需求，適應(yīng)其天基網(wǎng)絡(luò)部分的特點(diǎn)，提出了具有較好可擴(kuò)展性、可用性、穩(wěn)定性和可管控性的編址和路由方案。

激光通信技術(shù)具有在太空中傳輸損耗低、通信速率高、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合在天基網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用?！短斓匾惑w化信息網(wǎng)絡(luò)激光通信系統(tǒng)發(fā)展設(shè)想》分析了國際空間激光通信技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢，從天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求出發(fā)，對不同應(yīng)用場景上的激光通信系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并提出了我國天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)激光通信系統(tǒng)發(fā)展的建議。

天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)分布廣泛、拓?fù)鋭討B(tài)變化、大尺度傳輸鏈路開放以及面向全球提供服務(wù)等特征，更易受到來自外部的自然干擾和惡意攻擊。《天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)的新思考》探討了內(nèi)生式安全防御技術(shù)在天地網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵信息系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)想，相關(guān)技術(shù)思路和設(shè)計可為天地一體化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系建設(shè)提供參考。

天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建成后能夠?yàn)殛憽⒑?、空、天各類用戶提供全球全域和全時的網(wǎng)絡(luò)與信息服務(wù)，為提高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效益，有效支撐國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和戰(zhàn)略利益拓展，應(yīng)當(dāng)重視應(yīng)用服務(wù)體系的構(gòu)建，通過典型應(yīng)示范，形成推進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長的新引擎?！蛾P(guān)于天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用示范的思考》提出了天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)總體架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)，給出了全球移動寬帶應(yīng)用、航空管理信息服務(wù)、海洋管理信息服務(wù)和天基信息中繼應(yīng)用服務(wù)4種典型的應(yīng)用場景。

低軌通信星座是天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，相對于高軌通信星座而言，它具有更低的傳輸時延、更好的全球覆蓋性（包括地球的兩極），可以更好地克服南山效應(yīng)，減小用戶終端的體積和功耗。《天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)低軌移動及寬帶通信星座發(fā)展設(shè)想》分析了國外典型星座的特點(diǎn)，結(jié)合天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展背景，提出了一種創(chuàng)新的低軌移動及寬帶通信星座方案構(gòu)想，并給出了發(fā)展建議，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)系統(tǒng)研制提供參考。

本專題凝聚了論文作者及其單位在天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)方面的技術(shù)積累和最新研究成果，希望本專題能對業(yè)界同行、學(xué)術(shù)同仁有所啟發(fā)，激發(fā)同行、同仁們突破更多天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，取得更多原創(chuàng)性成果，為支撐我國天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)和產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。在此，也對論文作者及其相關(guān)單位的積極支持和辛勤工作表示衷心的感謝。

專題策劃人：吳巍，男，中國電子科技集團(tuán)公司首席科學(xué)家、研究員級高級工程師、博士生導(dǎo)師，通信網(wǎng)信息傳輸與分發(fā)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。長期從事通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與裝備研制工作，作為技術(shù)負(fù)責(zé)人或總設(shè)計師，主持完成了多項(xiàng)國家重大科研與工程任務(wù)，在通信網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)技術(shù)自主創(chuàng)新和工程應(yīng)用上取得了多項(xiàng)創(chuàng)造性成果，獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎1項(xiàng)，省部級一等獎6項(xiàng)、二等獎5項(xiàng)，發(fā)明專利授權(quán)25篇，出版專著4部。