天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)是國家重要信息基礎(chǔ)設(shè)施，筆者在分析國外天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)相關(guān)系統(tǒng)發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，提出了我國天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)總體設(shè)想，并進(jìn)一步闡述了一體化發(fā)展過程中需重點(diǎn)關(guān)注和解決的幾個(gè)問題，可為我國天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供參考。

　　引言

　　天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)作為國家信息化重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)拓展國家利益、維護(hù)國家安全、保障國計(jì)民生、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義，是我國信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息全球覆蓋、寬帶傳輸、軍民融合、自由互聯(lián)的必由之路。

　　進(jìn)入新世紀(jì)以來，信息已經(jīng)深入到人們生活的方方面面，信息服務(wù)也成為了同水、電和交通等基礎(chǔ)設(shè)施同等重要的社會(huì)基本公共服務(wù)，世界各國都把信息化建設(shè)作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略，如美國率先提出了“信息高速公路”、“數(shù)字地球”、“智慧地球”、“賽博空間”等概念和建設(shè)計(jì)劃。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，信息化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶動(dòng)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了文化產(chǎn)業(yè)的繁榮，為“通達(dá)民意、匯集民智”提供了前所未有的便利條件，全面提升一個(gè)國家在全球的影響力。

　　近年來，我國信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)日新月異，取得了可喜的成績(jī)，截至2015年12月底，中國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)6.88億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到50.3%。一方面，我國已經(jīng)基本建成了覆蓋全國的地面網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信用戶數(shù)量處于世界領(lǐng)先地位，但在服務(wù)覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)抗毀能力、應(yīng)急保障能力及安全性上還不能滿足國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、國家利益及安全保障的要求，已成為制約我國信息化建設(shè)后續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。另一方面，天基信息設(shè)施具有服務(wù)覆蓋范圍廣、受地面因素影響小、布設(shè)機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)勢(shì)，可有效彌補(bǔ)地面網(wǎng)絡(luò)的不足。我國航天技術(shù)發(fā)展取得了巨大成就，截至2015年12月底，我國在軌衛(wèi)星數(shù)量已達(dá)150余顆，已經(jīng)初步建成了通信中繼、導(dǎo)航定位、對(duì)地觀測(cè)等系統(tǒng)。但是，我國天基信息網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)發(fā)展很不平衡，呈現(xiàn)“天弱地強(qiáng)”的特征。各衛(wèi)星系統(tǒng)獨(dú)自建設(shè)，條塊分割十分明顯，衛(wèi)星數(shù)量嚴(yán)重不足，衛(wèi)星類型比較單一。更為突出的是，衛(wèi)星沒有實(shí)現(xiàn)空間組網(wǎng)，無法發(fā)揮天基信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化綜合效能。在天地一體方面，目前天地網(wǎng)絡(luò)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)，尚未實(shí)現(xiàn)天地一體化的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，無法形成天地一體的信息服務(wù)能力。

　　目前，天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)正處于從技術(shù)研究向工程建設(shè)過渡的關(guān)鍵時(shí)期，其工程建設(shè)存在系統(tǒng)復(fù)雜、規(guī)模龐大、建設(shè)周期長(zhǎng)、投入巨大以及與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)兼容等諸多問題，本文通過總結(jié)國外相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出了我國天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的總體方案設(shè)想。

　　國外相關(guān)系統(tǒng)分析

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，國外已經(jīng)建成了多個(gè)天地一體的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過調(diào)研分析，大致可以歸為三大類：天星地網(wǎng)、天基網(wǎng)絡(luò)、天網(wǎng)地網(wǎng)。

　　(1)天星地網(wǎng)

　　天星地網(wǎng)是目前普遍采用的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括“國際移動(dòng)衛(wèi)星”(Inmarsat)、“國際通信衛(wèi)星”(Intelsat)、“寬帶全球衛(wèi)星通信”(WGS)等系統(tǒng)，其特點(diǎn)是天上衛(wèi)星之間不組網(wǎng)，而是通過全球分布的地面站實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的全球服務(wù)能力。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中衛(wèi)星只是透明轉(zhuǎn)發(fā)通道，大部分的處理在地面完成，所以星上設(shè)備比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)復(fù)雜度低，升級(jí)維護(hù)也比較方便。

“國際通信衛(wèi)星”在軌飛行示意圖

　　(2)天基網(wǎng)絡(luò)

　　天基網(wǎng)絡(luò)是另一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，典型的系統(tǒng)有“銥”衛(wèi)星(Iridium)、“先進(jìn)極高頻”(AEHF)等，其特點(diǎn)是采用星間組網(wǎng)的方式構(gòu)成獨(dú)立的天基網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)系統(tǒng)可以不依賴地面網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)弱化了對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)的要求，把處理、交換、網(wǎng)絡(luò)控制等功能都放在星上完成，提高了系統(tǒng)的抗毀能力，但由此也造成了星上設(shè)備的復(fù)雜化，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)的成本較高。通過調(diào)研分析，我們發(fā)現(xiàn)這種單純的天基網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從商業(yè)上來說并不算成功，主要是基于軍事上對(duì)網(wǎng)絡(luò)極端抗毀性的需求。

“下一代銥星”在軌飛行示意圖

　　(3)天網(wǎng)地網(wǎng)

　　天網(wǎng)地網(wǎng)介于上述2種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間，以“轉(zhuǎn)型衛(wèi)星”(TSAT)計(jì)劃為典型，其特點(diǎn)是天基和地面兩張網(wǎng)絡(luò)相互配合，共同構(gòu)成天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，天基網(wǎng)絡(luò)利用其高遠(yuǎn)廣的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，地面網(wǎng)絡(luò)可以不用全球布站，但可以把大部分的網(wǎng)絡(luò)管理和控制功能在地面完成，簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜度。

　　3種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，天星地網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)比較成熟，是目前國外系統(tǒng)建設(shè)的主流選擇，應(yīng)用廣泛，但受我國國情限制，在全球布站有現(xiàn)實(shí)的困難，所以難以采用這種架構(gòu);天基網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在安全性、抗毀性和獨(dú)立性方面具有優(yōu)勢(shì)，但因?yàn)橐紤]脫離地面獨(dú)立運(yùn)行，加重了對(duì)星上處理和星間信息傳輸能力的要求，導(dǎo)致技術(shù)復(fù)雜，系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本高，商業(yè)上難以成功;天網(wǎng)地網(wǎng)架構(gòu)通過天地兩張網(wǎng)絡(luò)的配合，充分利用天基網(wǎng)絡(luò)的廣域覆蓋能力及地面豐富的傳輸和處理能力，大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜度和成本。

　　綜合考慮之后，我們認(rèn)為天網(wǎng)地網(wǎng)是比較適合我國國情的天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在該天網(wǎng)地網(wǎng)架構(gòu)中，空間網(wǎng)絡(luò)既可作為獨(dú)立系統(tǒng)存在，直接面向用戶提供服務(wù)保障，也可作為地面網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和增強(qiáng)，以彌補(bǔ)地面網(wǎng)絡(luò)在覆蓋范圍、抗毀應(yīng)急保障及機(jī)動(dòng)保障能力上的不足。(來源|國際太空)

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