航天技術的不斷進步為信息技術的發展注入了強大動力，供给了廣闊空間。實現從“數字地球”到“數字世界”的跨过也因而變得愈加可行。以系統工程思维為引領，充沛的运用各類衛星資源，交融天基、空基、地基網絡，構建打破傳統互聯網的新式網絡架構——“星融網”適逢其時，十分必要，技術可行。

　　现在，互聯網是地球上規模最大、覆蓋最廣、資源最多的計算機信息網絡。每天有數以億計的人們在全球的各個当地、各種領域运用著互聯網。毋庸置疑，互聯網已是當今人們日常日子中不行或缺的一部分，越來越深刻地影響著人們日子、學習以及日子办法，甚至整個社會的進程。

　　盡管如此，隨著人們對實時互聯互通要求的持續增長，以及信息技術尤其是天基信息系統技術的不斷發展，傳統互聯網已經呈現出越來越多的局限性和不適應性。一是網絡設施和內容散布的不均衡。在發達地區網絡基礎設施建設齊全，信息更新速度快，然而由於傳統的地上鏈路難以覆蓋高山、海洋、海島等一些復雜地势，導致傳輸信息難，抗天然災害才能差，邊遠地區網絡設施相對稀疏，無法達到彻底覆蓋，同時在航空以及海洋上也同樣短少網絡條件﹔二是網絡速度和用戶日益增長的帶寬需求之間的不對等。互聯網大規模商用，導致信息數據量爆炸性增長，使得互聯網骨干網堵塞，內容分發、傳遞速度慢等諸多問題頻發﹔三是遠程接入不易，過於依賴光纖網絡進行鏈接。盡管“光纖網絡”帶寬較大，對信號損耗極低，傳輸保密性好，難以竊聽，但光纖質地软弱，简单折斷，連接困難，價格昂貴。

　　因而，運用系統工程的思维，充沛的运用天基、空基、地基信息系統的優勢，從更高的起點上規劃和树立一種代替性顛覆式全球互聯互通網絡火烧眉毛。“星融網”正是基於這樣的需求而提出的一種新式的未來全球全域網絡架構。

　　“星融網”以天基網絡為主體，將覆蓋全球的多種類型衛星融入其间，同空域和地上多種通讯渠道树立連接，构成一體化大容量信息網絡，整合天、空、地多種網絡資源一起為用戶供给高質量網絡接入。

　　美國衛訊公司的下一代大容量寬帶衛星 ViaSat-2，於2017年6月1日成功發射，該衛星首要用於供给高容量的寬帶通讯和廣泛的覆蓋，通過與地上基站彼此配合供给更高速度的固定和移動寬帶服務。ViaSat-2的總吞吐容量大約為 350Gbit/s，能夠以25Mbit/s的速率為250萬用戶供给寬帶服務，Viasat-3 的“三星”計劃也已发布，每顆衛星預計容量將達1 Tbit/s，從 2019 年開始覆蓋全球，服務目標定位於亞太地區，與ViaSat-1和ViaSat-2一起完结全球范圍服務。

　　歐洲O3b公司運營寬帶星座衛星通讯系統O3b系統，是世界上榜首個中軌道通讯星座，有“空中光纖”之稱，由互聯網巨頭谷歌推動，旨在“為地球上别的 30 億人供给網絡服務”，努力於為地上通讯不方便達到的區域供给網絡接入。該系統由12顆衛星構成初始星座，單星質量低於700kg，設計壽命10年，運行於8062km的中圓軌道，採用星形組網办法，能夠覆蓋南北緯45°范圍內的全球一切当地。O3b星座系統能够為亞洲、非洲、南美洲和大洋洲地區供给遠程通話和互聯網服務，低時延加上高容量Ka頻段資源，O3b星座系統供给的新式遠程信息交互服務的速度能達到與光纖網絡平等的程度。

　　OneWeb公司自2000年以來一向努力於通過衛星供给寬帶互聯網，並啟動世界上最大的衛星互聯網計劃。OneWeb計劃用非地球靜止衛星軌道（Non-geostationary Satellite Orbit，簡稱NGSO）技術發射720顆低地球軌道衛星，以供给全球高速寬帶。目標是到2022年為每一個现在不連網的學校供给互聯網接入，到2027年彌合數字鴻溝。據悉，美國聯邦通讯委員會（Federal Communications Commission，簡稱FCC）已授權OneWeb，批准其在美國运用其衛星供给互聯網服務。One Web的榜首代低軌星座設計计划，包括648顆在軌衛星與234顆備份衛星，總數達882顆，作业頻段為 Ku 頻段，單星吞吐量大於 6 Gbit/s，系統總吞吐量 5 Tbit/s左右。這些衛星將被均勻放置在不同的極地軌道面上，距離地上僅1200公裡左右。衛星以高速圍繞地球運動，不同的衛星不斷替换出現在某個區域的上空，從而保证該區域內的信號覆蓋。假如計劃進展順利，該星座將在2019年開始運作。

　　太空探究公司（SpaceX）發布了 Stream 互聯網星座計劃。在2017年5月表明計劃從2019年開始建設衛星互聯網，到2024年树立起由很多近地小衛星組成的網絡，從太空向地球供给高速互聯網接入服務。從申報的情況來看，衛星數量達4000多顆，运用Ku和Ka頻段，運行在 43 個軌道面。此外，SpaceX還通過美國無線電通讯委員會（FCC）向ITU申報了6∼8顆Ku頻段試驗星，首發星MicroSat-1a和MicroSat-1b預計壽命1年，運行在軌道傾角為86.6°、軌道高度為625 km的圓軌道。

　　全球展開互聯網太空競賽時，中國的衛星發展也在火速跟進當中。為了推動中國寬帶衛星互聯網的發展，《中國制造2025》中，明確提出“發展新式衛星等空間渠道與有用載荷、空六合寬帶互聯網系統，构成長期持續穩定的衛星遙感、通讯、導航等空間信息服務才能”。

　　2016年8月6日，我國成功發射天通一號01星，該星是我國首顆S頻段移動通讯衛星，將與地上移動通讯系統一起構成移動通讯網絡，為中國及周邊、中東、非洲等相關地區，以及太平洋、印度洋大部分海域的用戶供给語音、短信及最高384kbit/s的互聯網接入服務。

　　2016年11月1日，中國初次啟動“全球寬帶衛星通讯系統”計劃，屆時不僅隨時隨地享用高速互聯網服務，傳輸價格也將顯著下降。中國航天科技集團公司所屬中國長城工業集團有限公司與香港亞太通讯衛星有限公司、亞太衛星寬帶通讯(深圳)有限公司，在珠海航展上簽署了《全球寬帶衛星通讯系統採購意向書》及亞太6D衛星在軌交给合同。全球寬帶衛星通讯系統的首發星是亞太6D寬帶通讯衛星，將於2019年前發射运用，該衛星採用東方紅四號增強型渠道，是现在“東四”系列衛星中設計最復雜、技術最早進的一顆。

　　2017年4月12日，我國首顆Ka頻段高通量衛星“實踐十三號”發射升空。該星通讯總容量達20Gbps，可同是接入30萬個用戶，超過我國之前一切研发發射的通讯衛星容量總和，被譽為“超級空中路由器”，真实意義上實現了我國自主通讯衛星的寬帶應用，標志著我國衛星通讯進入高通量時代。據悉在未來3年，中國將运用“實踐十三號”高通量通讯衛星組成高寬帶移動通讯系統，覆蓋大部分地區和近海海域，使得在高鐵、飛機、遠洋郵輪等地上網絡覆蓋相對单薄的區域高速上網也成為現實。中星18號衛星計劃於2019年發射，滿足“一帶一路”沿線國家和地區覆蓋，供给衛星Ku常規通讯業務、Ka寬帶通讯業務和Ka廣播通讯試驗服務。

　　總觀全球，现在寬帶衛星互聯網的發展處於基礎建設起步階段。雖已有必定的衛星資源基礎，但没有與空域、地上網絡树立穩定的鏈接並供给高質量的服務。因而，现在“星融網”的研讨與發展的火急需求與關鍵問題在於怎么科學設計和構建這一網絡。

　　科學構建和實現“星融網”是一項艱巨的挑戰，“星融網”節點類型眾多，在天、空、地運行的不同節點的功用、接入傳輸的才能迥異，使其成為一個高度異構、動態復雜的巨系統。

　　“星融網”的網絡架構首要由天基、空基、地基三部分網絡交融組成。其间，天基網絡包括天基骨干網和天基接入網兩部分，天基骨干網由高軌衛星組成，通過無線通讯技術树立高容量星間鏈路、星地鏈路實現星間、星地互聯，供给全球覆蓋高速數據傳輸和信息交互﹔天基接入網由高軌、中軌或低軌衛星星座網絡為基礎構建，完结數據端到端快速傳輸，滿足各層次網絡用戶的接入需求。空基網絡首要以高空渠道、臨近空間浮空器、航空器等為載體，一起組建高速、靈活全天候的空域傳輸網絡，連接天基和地基起到承上啟下的效果。地基網絡首要以地上傳統互聯網、移動通讯網為中心面向用戶供给網絡接入服務，同時配套衛星地上數據中心收發並綜合處理衛星傳回的海量數據。

　　“星融網”以天基網絡為主體，融入空基、地基網絡，充沛的运用衛星通讯系統覆蓋范圍廣、通讯容量大、機動靈活等優勢，拓宽網絡服務范圍，提高網絡服務才能。同時，“星融網”是一個高度綜合性、立體化的異構網絡系統，交融多種功用，網絡結構動態可變，信息交換一體化，彻底打破了原有獨立網絡系統間數據同享的壁壘，綜合有用地运用各種資源，為用戶供给全方位的網絡支撑。

　　隨著寬帶衛星通讯系統以及空間信息網絡技術的發展，全球互聯互通的需求從地上網絡拓宽到空基網絡甚至天基網絡，並且呈現出“異構化、無縫化、寬帶化”的發展趨勢，即通過多網交融實現在不同網絡之間自動切換隨意接入，供给隨時隨地全覆蓋的高質量高水平通讯，滿足人們寬帶接入享用高速上網。“星融網”正是運用系統工程理論办法，以天基系統為基礎，統籌天空位網絡資源，滿足全球全域網絡接入需求，支撑實時採集、傳輸、處理海量數據，為各種環境條件下的用戶供给全面覆蓋、機動靈活、安全可靠的一體化互聯互通服務。

　　與現有的基礎網絡比较，“星融網”的應用環境更復雜，應用范圍更廣闊，該網絡獨有的技術特點也添加了系統設計和實現的難度。其间心技術難點首要體現在以下幾個方面：

　　“星融網”是一個復雜巨系統，總體架構設計的好壞決定了系統的可靠性、易用性、抗毀性。在系統構成中，“星融網”包括了天、空、地多種網絡中各種類型節點，節點數量、方位、散布以及彼此關系怎么按需設計﹔在網絡結構中，拓扑動態多變，異構網絡怎么交融連通快速切換﹔在功用服務中，面向不同用戶、終端、業務、應用場景，網絡接入和信息傳輸怎么按需調整，這些都在不同程度上影響著整個網絡的規劃與設計，需求在頂層設計中進行充沛考量。因而，在構建“星融網”的過程中，需求綜合運用系統工程的办法，從整個網絡的视点進行全方位、多層次地統籌設計，從而保証 “星融網”一體化網絡合理有用的應用。

　　“星融網”各層網絡中的部分節點具有移動性，例如，航天、航空相關渠道節點相對地上高速移動，地上節點用戶時常變換，衛星、地上站、用戶終端之間無法树立固定的鏈接關系。節點空間方位頻繁發生變化，不同網絡之間規模差異巨大，添加了網絡的不規則性、不確定性，網絡拓扑結構變得動態復雜。 拓扑結構的動態變化會導致傳輸鏈路誤碼率加大，鏈路傳輸時延添加，鏈路中斷率升高，最終形成數據丟失、資源耗费、傳輸功率下降。並且，動態網絡拓扑對路由战略的高效性也是一大考驗，已有的動態路由算法雖適用於地上環境，但對於拓扑變化極快的星座則顯得不太適用。因而，應當在現有的互聯網關鍵技術的基礎上，面向“星融網”開展多層立體式動態拓扑結構和適用於大時空标准的高效路由战略研讨。

　　“星融網”首要是對天、空、地多種網絡交融，實現數據的多維度採集，集中式處理，綜合化應用。现在天、空、地網絡節點種類繁复，拓扑動態變化強，每個網絡相對獨立，功用專用，網絡之間空間跨度大，短少適用於一切網絡的通讯規則和網絡協議，並且海量數據之間存在不同網絡系統數據同享的壁壘。隨著對多維綜合信息資源需求的日益提高，任何單一維度上的信息运用都無法滿足全方位的需求，隻有將現有的基礎設施和網絡資源進行交融，才有利於實現全球網絡無縫覆蓋、信息互聯互通。因而，應當在異構網絡彼此之間的連接办法、接入办理、高速交換、資源办理等技術上進行針對性研讨。

　　“星融網”是一種跨天、空、地的多層次散布式網絡，該網絡具有高度開放性和異構性，從而使得它更简单遭到竊聽、假充、干擾、信息重放、物理損傷等手法的攻擊和破壞。一方面，衛星節點、地上站等基礎設施直接暴露在天然環境中，網絡傳輸鏈路對外開放，諸多不行抗天然要素以及人為或電磁信號干擾都會不同程度地影響數據傳輸甚至中斷，導致數據面臨被竊取、走漏的威脅。另一方面，攻擊者很简单运用網絡節點動態接入的特性假充合法身份接入到網絡，進行病毒植入、偽造路由音讯等惡意操作，極大地破壞網絡安全性。因而，為了保证整體網絡安全運行，需求加強對“星融網”的網絡安全體系結構和安全技術研讨，滿足網絡交融條件下端到端跨域安全傳輸。

　　我國航天事業的發展為“星融網”建設奠定了杰出基礎，全球全域互聯互通的火急需求為“星融網”的發展供给了杰出的機遇。

　　新時代，新征途，新機遇。深化論証，統籌規劃，分步實施“星融網”對構建我國自主可控的網絡體系，推進網信事業發展邁向新高度具有极端重粗心義，我們要捉住機遇，敏捷啟動，搶佔先機。

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