浅谈天地一体化信息网络
浅谈天地一体化信息网络
浅谈天地一体化信息网络作者：薛毅松通信与信息工程学院通信三班 2015010903005摘要：天地一体化网络以其战略性、基础性、带动性和不可替代性的重要意义，成为发达国家国民经济和国家安全的重大基础设施，其所具有的独特位置与地域优势以及特有的信息服务能力，可带动我国新兴产业的发展，形成具有巨大潜力的核心竞争力和民族创造力。
本文着重于大致的介绍天地一体化信息网络的含义与特点、建设天地一体化信息网络的必要性，以及国内外发展现状的对比。
关键字：天地一体化信息网络，卫星1天地一体化信息网络的定义空天地一体化信息网络是由多颗不同轨道上、不同种类、不同性能的卫星形成星座覆盖全球，通过星间、星地链路将地面、海上、空中和深空中的用户、飞行器以及各种通信平台密集联合，以IP为信息承载方式，采用智能高速星上处理、交换和路由技术，面向光学、红外多谱段的信息，按照信息资源的最大有效综合利用原则，进行信息准确获取、快速处理和高效传输的一体化高速宽带大容量信息网络，即天基、空基和陆基一体化综合网络。
2 天地一体化信息网络的特点天地一体化网络的目标是对事件进行全面高效协同的处理。
利用多维信息，协同各个工作模块，增强事件的处理能力；结合空、天、地各类网络和系统各自的优势，实现功能互补，扩大可处理事件的范围；利用空、天、地一体化网络综合信息系统强大的机动性能、广泛的覆盖范围、全局的协作能力和对信息的智能处理能力，实现对事件和任务的高效处理。
天地一体化网络，简称一体化网络，是由通信、侦察、导航、气象等多种功能的异构卫星/卫星网络、深空网络、空间飞行器以及地面有线和无线网络设施组成的，通过星间星地链路将地面、海上、空中和深空中的用户、飞行器以及各种通信平台密集联合。
地面和卫星之间可以根据应用需求建立星间链路，进行数据交换。
它既可以是现有卫星系统的按需集成，也可以是根据需求进行“一体化”设计的结果，具有多功能融合、组成结构动态可变、运行状态复杂、信息交换处理一体化等功能特点。
空天地一体化网络体系
空天地一体化网络体系前瞻布局、创新驱动。
坚持定位高端、超前谋划，坚持前瞻性、系统性发展思维，有序推进产业、创新、市场和治理体系建设，构建苏州数字经济和数字化发展生态。
通过模式创新、技术创新、服务创新和管理创新，发挥新一代信息技术的支撑作用，加快培育新模式新业态，推动产业创新集群建设，提升全要素生产率。
、创新驱动，打造全国数字城市标杆（一）打造国内先进的数字基础设施高地不断夯实新型基础设施建设，加快建设以5G网络、一体化数据中心体系、产业互联网等为抓手的高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施。
加快推动传统基础设施数字化改造，推进新型城市基础设施建设，构建城市信息模型（CIM）基础平台，打造数字城市基础平台，夯实数字经济发展基础。
（二）争创国内领先的数字创新体系围绕国家战略部署，坚持科技自立自强，以实现关键核心技术自主可控为目标，引进建设一批重大科技基础设施、科研机构和重大创新平台，大力提升知识产权创造质量，进一步完善技术标准，推动价值链向高端化延伸，打好数字产业基础高级化、产业链现代化攻坚战,打造“硬科技”集聚地，深化数字产业创新策源能力，加快提升苏州在国内国际“双循环”新格局中的产业竞争力与影响力。
（三）打造国内领先的数据要素市场化示范高地推进数据汇聚，形成政务大数据资源中心，建设政务大数据治理平台，建立数据血缘关系图谱，打造全流程治理闭环。
推进数据共享,建立健全权威高效的数据共享统筹协调机制，实现目录同步、一点申请、跨级审核、便捷共享、全程可溯。
推进数据开放，加快数据开放立法，依托公共数据开放平台，推动重点领域公共数据开放开发和创新应用。
（四）打造具有国际竞争力的数字产业高地推动数字经济和实体经济融合发展，大力推动数字产业化和产业数字化。
把握数字技术发展趋势，坚持锻长板、补短板，推动基础优势产业向价值链中高端迈进，壮大新兴数字产业规模和能级。
促进产业数字化深度融合，利用互联网新技术对传统产业进行全方位、全链条的改造，推进新业态、新模式运用发展，提升全要素生产率，发挥数字技术对经济发展的放大、叠加、倍增作用。
天地一体化信息网络频谱共享技术的综述与展望(下)
Equipment Department, Beijing 100000, China)
（接上期）
2.2 一体化频谱协同的主要研究问题
对于类似于基于天地一体化的 6G 这种新型网络建 设，从空口波形及核心网设计之初便考虑一体化频谱协 同是一种优选方案。一体化频谱协同系统必须保证物理 层信号的正交性。因此针对不同体制的无线空口信号， 系统需要具备通过软件可配置实现空口波形统一设计框 架，有效地满足不同应用场景、不同通信资源需求的系 统协同需求。特别在智能频谱协作过程中，由软件定义 的空口波形统一设计框架自适应调整物理层帧结构、调 制方式、加扰类型、编解码与交织模块等，使得空口波 形根据一体化频谱协同与业务场景的需求量身定制，从 而提升空口波形的使用效率。核心网资源管理调度统一 设计是为了确保全网资源的统一调度。一体化频谱协同 需要采用分布式网络资源调度与管理技术，通过分布在 网络节点中的通用资源调度器，同时实现协同资源管理 与核心网资源混合调度。必须针对核心网资源管理调度 算法进行统一架构设计，才能实现分布在各个网络节点 的通用资源调度器的兼容与协同工作。在核心网资源管 理调度统一设计中，需涵盖如下几个典型网络应用场景： 超大规模实时计算鲁棒网络接入、大规模异构网络在核 心网域的协同调度、海量数据支持下的边缘计算域调度 框架。
（2）基于人工智能的频谱管理。空天地一体化信息 网络频谱环境复杂多变，交互实体众多，原有基于静态 优化方式的频谱共享方案灵活性不高、自适应性差。近 年来兴起的人工智能技术，尤其是深度强化学习，可以
43 数字通信世界
2021.06
D 产业 IGITCW 观察 Industry Observation
天地一体化信息网络天基宽带骨干互联系统初步考虑
天地一体化信息网络天基宽带骨干互联系统初步考虑作者：张平秦智超陆洲来源：《中兴通讯技术》2016年第04期摘要：认为天基宽带骨干互联系统是天地一体化信息网络（ISTIN）的核心。
在分析全球典型系统架构的基础上，结合中国国情提出了一种新的天基宽带骨干互联系统网络架构——天地双骨干。
同时，综合考虑天地链路信道特征和星上处理能力约束，提出了激光/微波混合传输、电路和分组混合交换等技术体制，为系统建设提供参考。
关键词：ISTIN；骨干互联系统；天地双骨干中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 （2016） 04-0024-005天地一体化信息网络作为国家信息化重要基础设施，对拓展国家利益，维护国家安全，保障国计民生，促进经济发展具有重大意义，是中国信息网络实现信息全球覆盖、宽带传输、军民融合、自由互联的必由之路。
近年来，中国信息网络建设日新月异，取得了可喜的成绩，互联网和移动通信用户数量处于世界领先地位[1]。
相比地面网络，天基网络具有服务覆盖范围广，受地面因素影响小，布设机动灵活等优势，在空间信息传输、应急救援、航空运输、远洋航行、空间探索等领域发挥不可或缺的作用。
但是，中国天基信息网、互联网、移动通信网发展很不平衡，呈现“天弱地强”的特征。
中国航天技术发展取得了巨大成就[2-3]，根据美国忧思科学家联盟（UCS）网站上的统计数据[4]，截至2015年12月底，中国在轨卫星数量已达177颗，预计到2020年在轨卫星数量将超过200颗。
天基方面，中国已经初步建成了通信中继、导航定位、对地观测等系统，但各卫星系统独自建设，条块分割十分明显，卫星数量严重不足，卫星类型比较单一，更为突出的是，卫星没有实现空间组网，无法发挥天基信息系统的网络化综合效能。
天基宽带骨干互联系统作为天地一体化信息网络的核心，一方面起到了互联各类天基信息系统的作用，通过天地双骨干架构实现不同系统在天地两个层面的互联互通和一体化融合；另一方面作为一张全球覆盖的宽带信息网络，为陆、海、空、天等各类重点用户提供宽带接入和数据中继服务。
天地一体化网络自适应传输与组网关键技术
通过检测网络拥塞程度，调整发送速率，以减轻网络拥塞。
数据压缩与解压缩
数据压缩算法
如Huffman编码、LZ77等，用于减 少数据传输量，提高传输效率。
数据解压缩算法
与压缩算法相对应，用于将压缩后的 数据恢复为原始数据。
无线传输优化
信道分配
根据信道状况分配信道资源，以提高无线传输的可靠性。
路由协议
描述路由协议的关键因素和特点
路由协议是实现网络节点之间有效通信的 重要机制。在天地一体化网络中，由于节点 移动速度快、通信环境变化频繁，因此需要 设计高效的路由协议来保证数据的可靠传输 。常见的路由协议包括距离向量路由协议、 链路状态路由协议和基于位置的路由协议等 。这些协议各有优缺点，应根据具体应用场
详细描述
网络拓扑优化需要考虑节点之间的连接关系、通信链路的稳定性、能量消耗等多个方面 。同时，还需要结合实际应用场景，如空间环境、地球环境等，进行针对性的优化设计
。
人工智能在天地一体化网络中的应用
总结词
人工智能技术在数据处理、模式识别、 智能决策等方面具有优势，将其应用于 天地一体化网络中可以提高网络的智能 化水平。
04
天地一体化网络的应用场景
卫星通信
卫星通信是天地一体化网络的重要应 用场景之一，通过卫星实现全球覆盖 和远程通信，广泛应用于广播、电视 、电话、数据传输等领域。
卫星通信具有覆盖范围广、通信距离 远、不受地形限制等优点，但也存在 传输时延大、传输质量受天气影响等 缺点。
物联网
01
物联网是另一个重要的应用场景 ，通过传感器和网络连接实现物 体之间的信息交换和远程控制。
天地一体化网络自适应传输 与组网关键技术
汇报人： 日期:
浅谈天地一体化信息网络发展
浅谈天地一体化信息网络发展罗震宇 施 浩 云南电网有限责任公司信息中心摘 要：天地一体化信息网络由陆基、空基、天基进行互联互通，以信息交换和传输为基础的网络基础设施，是目前各国科技产业发展研究的热点，本文阐述了天地一体化综合信息网络概念；分析了目前国内外天地一体化信息网络相关系统发展情况；并给出了目前发展中需要需要解决的几个问题。
关键词：天基信息网络 空间信息网络 天地一体化信息网络一、引言天基信息网络也叫天基信息系统，它是彼此独立或相关的卫星通信系统、卫星遥感系统、卫星导航系统、载人航天系统、空间物理探测系统、空间天文观测系统、月球和行星深空探测系统以及多种功能的临近空间飞行器系统等各种空间信息系统总称。
天地一体化信息网络的天地一体化含义通常有两种：一种是单个天基网（如卫星通信网）与地基网（如地面通信网）通过信息或业务融合、设备综合或网络互联互通方式构成的天地一体化信息网络；另一种是单个天基网（如卫星通信网）自身的空间段（如通信卫星）与地面段（如各种通信地球站组成的应用系统）通过星地链路构成的天地一体化信息网络。
我们可称前者为大天地一体化信息网络；后者为小天地一体化信息网络。
天地一体化信息网络作为国家信息化重要基础设施，对拓展国家利益、维护国家安全、保障国计民生、促进经济发展具有重大意义，是我国信息网络实现信息全球覆盖、宽带传输、军民融合、自由互联的必由之路。
二、国内外研究发展现状1.国内研究发展现状。
我国天地一体化信息网络相关的研究和讨论已经持续了10多年，目前已经取得了一系列成果。
2006年，沈荣骏院士首先提出了我国天地一体化航天互联网的概念及总体构想； 2013~2014年，工业和信息化部电子科学技术委员会组织了“天地一体化信息网络体系架构研究”重点课题，从发展战略、总体方案和关键技术等3个方面对天地一体化信息网络开展研究；2013年和2015年，国内先后两次召开了天地一体化信息网络的高峰论坛，对凝聚国内天地一体化信息网络相关研究力量并形成统一的认识发挥了重要作用；2015年，张乃通院士发表了《对建设我国“天地一体化信息网络”的思考》，对天地一体化信息网络的定位、边界作了清晰的说明，并提出了网络基本架构的设想和对建设工作的建议。
空天地一体化无线光通信网络关键技术及其发展趋势
空天地一体化无线光通信网络关键技术及其发展趋势
赵雄文;张钰;秦鹏;王晓晴;耿绥燕;宋俊元;刘瑶;李思峰
【期刊名称】《电子学报》
【年(卷),期】2022(50)1
【摘要】构建空天地一体化信息网络是第六代通信系统(the Sixth Generation,6G)的重要目标,无线光通信相较于射频(Radio Frequency,RF)通信技术具有容量大、速率高、抗干扰能力强等优势,已成为建立全球无缝覆盖空间网络的重要技术.本文综述了基于自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSOC)的空天地一体化网络国内外建设及相关标准化现状,相较于现有综述文献,涵盖了更多最新研究工作,并针对物理层和上层指出一体化FSOC 网络设计需要关注的重要因素,对大气信道建模、“捕获、瞄准和跟
踪”(Acquisition Pointing and Tracking,APT)、拓扑控制、路由、资源分配、可靠传输协议、微波协作传输几种重要通信技术进行总结和分析,并指出其未来发展趋势和面临的挑战.
【总页数】17页(P1-17)
【作者】赵雄文;张钰;秦鹏;王晓晴;耿绥燕;宋俊元;刘瑶;李思峰
【作者单位】华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室;华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.12
【相关文献】
1.面向沉浸式体验的空天地一体化车联网体系架构与关键技术
2.天地一体化信息网络空间激光通信新技术研究
3.黄河流域空天地一体化大数据平台架构及关键技术研究
4.深空微波激光通信一体化技术现状及关键技术
5.空天地一体化森林防火监测关键技术及实现
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面向6G的天地一体化网络安全技术
面向6G的天地一体化网络安全技术目录一、内容简述 (2)1.1 背景与意义 (2)1.2 国内外研究现状 (4)二、6G网络概述 (5)2.1 6G网络的特点 (7)2.2 6G网络架构 (8)三、天地一体化网络安全挑战 (10)3.1 空间安全威胁 (11)3.2 信息传输安全 (12)3.3 设备安全与隐私保护 (13)四、天地一体化网络安全技术框架 (14)4.1 安全基础设施 (15)4.2 安全防护机制 (17)4.3 安全管理体系 (18)五、关键技术研究 (19)5.1 无线通信安全技术 (20)5.2 网络安全协议 (22)5.3 光纤通信安全技术 (23)5.4 隐私保护技术 (24)六、测试与验证 (25)6.1 安全性能评估方法 (26)6.2 安全测试平台 (28)6.3 性能评估与优化策略 (29)七、未来展望 (31)7.1 技术发展趋势 (32)7.2 应用前景分析 (33)八、结论 (35)8.1 主要工作总结 (36)8.2 研究不足与展望 (37)一、内容简述G技术的特点与挑战：分析6G技术在通信速率、连接密度、延迟、功耗等方面的优势，以及在天地一体化网络安全环境下所面临的挑战，如多接入边缘计算、网络切片、无线资源管理等。
天地一体化网络安全架构：介绍面向6G的天地一体化网络安全架构设计原则，包括网络分区、安全策略、安全机制等方面，以实现天地一体化网络安全防护。
天地一体化网络安全技术：详细介绍面向6G的天地一体化网络安全技术，包括加密算法、认证协议、访问控制、数据隔离、漏洞扫描与防御、入侵检测与防御、安全审计等关键技术。
天地一体化网络安全应用场景：分析面向6G的天地一体化网络安全在智慧城市、物联网、工业互联网等领域的应用场景，以及在军事、航空航天等特殊领域的应用需求。
天地一体化网络安全政策与标准：探讨面向6G的天地一体化网络安全相关政策、法规和标准制定，以促进产业健康发展和技术创新。
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浅谈天地一体化信息网络
作者：薛毅松
通信与信息工程学院通信三班 2015010903005
摘要：天地一体化网络以其战略性、基础性、带动性和不可替代性的重要意义，成为发达国家国民经济和国家安全的重大基础设施，其所具有的独特位置与地域优势以及特有的信息服务能力，可带动我国新兴产业的发展，形成具有巨大潜力的核心竞争力和民族创造力。
本文着重于大致的介绍天地一体化信息网络的含义与特点、建设天地一体化信息网络的必要性，以及国内外发展现状的对比。
关键字：天地一体化信息网络，卫星
1天地一体化信息网络的定义
空天地一体化信息网络是由多颗不同轨道上、不同种类、不同性能的卫星形成星座覆盖全球，通过星间、星地链路将地面、海上、空中和深空中的用户、飞行器以及各种通信平台密集联合，以IP为信息承载方式，采用智能高速星上处理、交换和路由技术，面向光学、红外多谱段的信息，按照信息资源的最大有效综合利用原则，进行信息准确获取、快速处理和高效传输的一体化高速宽带大容量信息网络，即天基、空基和陆基一体化综合网络。
2 天地一体化信息网络的特点
天地一体化网络的目标是对事件进行全面高效协同的处理。
利用多维信息，协同各个工作模块，增强事件的处理能力；结合空、天、地各类网络和系统各自的优势，实现功能互补，扩大可处理事件的范围；利用空、天、地一体化网络综合信息系统强大的机动性能、广泛的覆盖范围、全局的协作能力和对信息的智能处理能力，实现对事件和任务的高效处理。
天地一体化网络，简称一体化网络，是由通信、侦察、导航、气象等多种功能的异构卫星/卫星网络、深空网络、空间飞行器以及地面有线和无线网络设施组成的，通过星间星地链路将地面、海上、空中和深空中的用户、飞行器以及各种通信平台密集联合。
地面和卫星之间可以根据应用需求建立星间链路，进行数据交换。
它既可以是现有卫星系统的按需集成，也可以是根据需求进行“一体化”设计的结果，具有多功能融合、组成结构动态可变、运行状态复杂、信息交换处理一体化等功能特点。
3 建设天地一体化信息网络的重要性
天地一体化使得网络具有鲜明的特征。
建设天地一体化网络，将对我国的国民经济、国防安全和科学研究产生深远的影响，主要包括以下三个方面。
3.1天地一体化网络是未来国家电子信息系统的重要基础设施。
天地一体化网络系统建设关系到国家经济和国家安全发展战略，是国家竞争实力和生存能力的重要组成部分，也是突破西方发达国家高技术封锁、对抗霸权主义、捍卫国家主权与领土完整的有力保障，将成为国家电子信息系统的重要基础。
3.2天地一体化网络是实现多系统、多信息融合和协同的重要平台。
天地一体化网络是大容量、多层次异构网络，承载海量、多维、协同信息，适应实时、高动态通信环境，它是构建空间信息从获取、处理到应用的快速、高效的信息走廊。
在天地一体化网络条件下，空间信息的获取涉及卫星、邻近空间飞行器、航空器等多种平台，有光学、红外、雷达、高光谱等多种手段，空间信息多源、多维、异质，其时间、空间和谱段分辨率不同，信息数据量庞大，存储模式、处理模式、信息服务时效性要求各异。
天地一体化网络已经成为具有超前性和创新性的交叉研究前沿领域，科学意义和战略意义重大。
3.3天地一体化网络可以带动信息电子、航空宇航、空间科学、光学、材料、仪器等相关学科的发展。
天地一体化网络是人类利用空间的基础，利用天地一体化网络可以实现多维、多源、精细空间信息的一体化获取、传输、处理、网络化共享与应用服务等应用需求，涉及信息电子、航空宇航、空间科学、光学、材料、仪器等多个学科。
大量的研究表明：空间宽带网络将形成巨大的空间产业；航天信息直接支持作战有赖于网络化支持；天地一体化网络所具有的独特位置与地域优势可形成特有的信息服务能力，带动新兴产业的发展，具有形成核心竞争力的巨大潜力。
其研究成果将为未来天地一体化网络的建设提供理论支撑，对推动相关学科的发展具有重要的科学意义。
4国内外研究发展现状与趋势
从研究发展角度来看，天地一体化网络逐渐从单层拓扑结构向多层复杂结构演变，尤其是大椭圆轨道卫星、邻近空间飞行器、深空探测器等网络节点的出现，使网络拓扑不再局限于低、中、高轨卫星和地面站组成的传统星座结构；路由方式由面向连接式转为面向非连接式，并寻求与Internet 无缝对接的可扩展路由方式；传输策略从基本的单测度、最短路径策略向多测度、多路径、自适应策略转变，综合考虑网络吞吐、负载均衡等整体性能；对信息传输QoS 的优化，从单目标代价函数值最小化算法向启发式多目标优化算法演变；同时，网络层与其他层间的交互也逐渐得到了增强，并且出现了非层次协议结构下的设计方案。
参考文献
[1] 刘立祥天地一体化网络[M] 科学出版社 2015年06月
[2] 张乃通、赵康健、刘公亮对建设“我国天地一体化网络”的思考[N].中国电子科学研究院学报，2015-06-25(3)。