專 題 導 讀

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專 題 導 讀

天地一體化信息網(wǎng)絡是以地面網(wǎng)絡為基礎，以天基網(wǎng)絡為延伸，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用保障的信息基礎設施，是當今世界強國國家戰(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)代化強國的戰(zhàn)略目標，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)絡列入了“科技創(chuàng)新2030—重大項目”。

天地一體化信息網(wǎng)絡中的“天”是指由近地空間內的衛(wèi)星等航天器作為網(wǎng)絡節(jié)點構成的天基網(wǎng)絡，而“地”則是指由地面關口站網(wǎng)絡、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。天地一體化信息網(wǎng)絡（特別是其中的天基網(wǎng)絡）具有網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化、網(wǎng)絡節(jié)點間距離遠、信道開放易受攻擊、空間網(wǎng)絡節(jié)點資源受限等特點，許多地面網(wǎng)絡的成熟技術難以直接應用于天基網(wǎng)絡。通過網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議等層面的頂層設計，考慮天地各類網(wǎng)絡系統(tǒng)在技術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)絡安全防護與應用服務等關鍵技術，才能為近地空間中的各類終端用戶提供跨網(wǎng)絡的信息共享與應用服務。

本專題特邀請國內在本領域有較好技術基礎的高等院校和研究院所中從事一線研究的權威專家、學者撰文，介紹他們最新的研究成果，內容涵蓋了天地一體化信息網(wǎng)絡體系結構、網(wǎng)絡編址與路由、空間激光通信、安全防護、網(wǎng)絡應用和低軌星座設計等研究方向，以期為未來更深入、更廣泛的技術研究與系統(tǒng)設備研制指明方向，促進我國天地一體化信息網(wǎng)絡建設目標的早日實現(xiàn)。

《關于天地一體化信息網(wǎng)絡發(fā)展建設的思考》分析了國內外相關天地一體化信息網(wǎng)絡系統(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)絡體系結構設想，包括應用體系結構、系統(tǒng)體系結構和技術體系結構以及需要重點突破的關鍵技術，最后提出了實施策略建議。

天地一體化信息網(wǎng)絡由天基骨干網(wǎng)、天基接入網(wǎng)和地面網(wǎng)絡組成，其中的天基網(wǎng)絡具有拓撲變化頻繁、鏈路帶寬和誤碼率波動較大等特點，不能直接運用地面網(wǎng)絡的編址與路由技術。《天地一體化信息網(wǎng)絡統(tǒng)一編址與路由研究》針對天地一體化信息網(wǎng)絡高效互聯(lián)融合的需求，適應其天基網(wǎng)絡部分的特點，提出了具有較好可擴展性、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、抗干擾能力強等優(yōu)點，非常適合在天基網(wǎng)絡中應用。《天地一體化信息網(wǎng)絡激光通信系統(tǒng)發(fā)展設想》分析了國際空間激光通信技術的發(fā)展態(tài)勢，從天地一體化信息網(wǎng)絡建設需求出發(fā)，對不同應用場景上的激光通信系統(tǒng)進行了研究，并提出了我國天地一體化信息網(wǎng)絡激光通信系統(tǒng)發(fā)展的建議。

天地一體化信息網(wǎng)絡具有節(jié)點分布廣泛、拓撲動態(tài)變化、大尺度傳輸鏈路開放以及面向全球提供服務等特征，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)絡安全防護技術的新思考》探討了內生式安全防御技術在天地網(wǎng)絡架構、關鍵信息系統(tǒng)中的應用設想，相關技術思路和設計可為天地一體化網(wǎng)絡安全防護體系建設提供參考。

天地一體化信息網(wǎng)絡建成后能夠為陸、海、空、天各類用戶提供全球全域和全時的網(wǎng)絡與信息服務，為提高網(wǎng)絡建設效益，有效支撐國家經(jīng)濟社會發(fā)展和戰(zhàn)略利益拓展，應當重視應用服務體系的構建，通過典型應示范，形成推進國民經(jīng)濟增長的新引擎。《關于天地一體化信息網(wǎng)絡典型應用示范的思考》提出了天地一體化信息網(wǎng)絡應用系統(tǒng)總體架構、關鍵技術，給出了全球移動寬帶應用、航空管理信息服務、海洋管理信息服務和天基信息中繼應用服務4種典型的應用場景。

低軌通信星座是天地一體化信息網(wǎng)絡的重要組成部分，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，減小用戶終端的體積和功耗。《天地一體化信息網(wǎng)絡低軌移動及寬帶通信星座發(fā)展設想》分析了國外典型星座的特點，結合天地一體化信息網(wǎng)絡的發(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想，并給出了發(fā)展建議，希望能夠為相關系統(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)絡方面的技術積累和最新研究成果，希望本專題能對業(yè)界同行、學術同仁有所啟發(fā)，激發(fā)同行、同仁們突破更多天地一體化信息網(wǎng)絡的關鍵技術，取得更多原創(chuàng)性成果，為支撐我國天地一體化信息網(wǎng)絡建設、網(wǎng)絡強國建設和產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻。在此，也對論文作者及其相關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，中國電子科技集團公司首席科學家、研究員級高級工程師、博士生導師，通信網(wǎng)信息傳輸與分發(fā)技術國家重點實驗室主任。長期從事通信網(wǎng)絡技術研究與裝備研制工作，作為技術負責人或總設計師，主持完成了多項國家重大科研與工程任務，在通信網(wǎng)絡與信息系統(tǒng)技術自主創(chuàng)新和工程應用上取得了多項創(chuàng)造性成果，獲得國家科學技術進步獎二等獎1項，省部級一等獎6項、二等獎5項，發(fā)明專利授權25篇，出版專著4部。