空間互聯網技術發展現狀及趨勢研究

邊文靜 李勝楠

【摘 要】空間互聯技術是互聯網技術以及計算機應用技術發展的重要產物之一，空間互聯網技術是定位導航系統的核心技術之一，在我國航空航天、航天檢測、遠洋航行等領域應用廣泛。文章分析了我國空間網絡技術的發展現狀，在闡述我國空間網絡技術研究成果的同時，探究我國空間網絡技術的發展中遇到的問題以及未來的發展方向。旨在為我國空間技術的發展研究提供借鑒。

【關鍵詞】空間互聯網技術；計算機網絡技術；網絡管理技術

一、空間網絡技術

空間網絡技術是通過互聯網技術以及計算機應用技術對空間中存在的信息進行收集、處理、分析并完成數據和信息傳輸功能一種數據處理技術。空間網絡技術問世與1998年，是由美國航空航天實驗室率先提出的研究項目。在幾十年的不斷發展中，空間網絡技術從最開始的固定幀長，時分復用的通信技術逐步發展成為現在的可變包長，異步通信模式的網絡技術。有效通訊范圍從僅限地面范圍內的通訊技術逐步發展為深空通信和星際通信。

二、我國空間網絡技術發展現狀和存在問題

（一）資源單一

空間網絡技術與傳統地面互聯網相比最大的優勢是其巨大的信息傳輸范圍，空間網絡技術徹底打破了傳統地面網絡技術數據傳播的空間性地域限制，通過衛星作為網絡節點。實現了全球范圍內甚至星際范圍內的網絡覆蓋功能，對航空航天的研究發展有重要的意義。但空間網絡技術對與衛星節點過于依賴也成為了其發展的主要瓶頸之一，在空間網絡體系內衛星是唯一網絡節點，直接導致了空間網絡系統資源單一，同時在衛星出現故障時空間網絡系統會面臨癱瘓無有效的應對措施，運行條件較為苛刻。同時空間網絡系統的工作狀態受衛星的位置和運行規律上下浮動。在衛星位置出現較大偏差時，空間網絡系統的性能會受到嚴重影響，出現線路頻繁斷開，信息傳遞延遲高，錯碼率高等諸多問題，影響了空間網絡系統各項功能的實現，同時對空間網絡節點的過分依賴也導致空間網絡系統的建設和使用成本過高，實用價值和推廣可能降低。

（二）發展能力差

空間網絡系統在完成從地面空間數據傳播到全球網絡覆蓋和星際信息傳播的發展和蛻變后遇到了新的瓶頸。空間網絡系統需要對規模龐大的數據信息進行分析處理，這對其空間節點上使用的數據處理芯片性能有較高的需求，對芯片的信息存儲容量和計算能力都有著苛刻的要求。目前符合上述標準的數據處理芯片較少。普遍存在數據處理芯片運行能力不足等問題。同時在衛星軌跡發生變化時，空間互聯網的基礎拓撲結構發生改變，導致空間互聯網系統的性能出現較大波動，甚至斷網。而由于衛星是空間互聯網絡的唯一網絡接單，而衛星的軌道運行特點無法改變，導致空間互聯網在提升系統運行穩定性發展上阻力較大。值得注意的是各國衛星系統各自獨立，分別有自己的傳輸協議和管理辦法，自成體系，導致不同國家衛星間的信息交互能力較弱甚至無法進行信息傳遞實現資源共享。綜合應用效率過低。而實現不同國家直接間的衛星資源共享，建立全球一體化的網絡空間系統不僅需要巨大的資金支持，還需要所有衛生國家和機構的準入，推廣難度高，制約了空間網絡技術的進一步應用和發展。

（三）傳輸可靠性低

空間網絡系統與傳統的地面互聯網系統相比規模較大，系統組成復雜。包括空間愛你網絡拓撲、衛星、鏈路和節點之間的相互關系、分層、結構、協議、數據流量的一系列的結構。空間網絡系統運行時，空間設置在執行地面傳達的動態操控命令時隨意性較高，同時具備一定的不可控性。信息傳輸可靠性差。同時因超遠的傳輸距離，空間網絡系統的傳輸響應時間過高也導致信息傳遞的時效性不理想等問題的出現。

（四）安全性弱

受空間網絡系統超大的跨地域、跨空間傳輸特點決定，空間網絡傳輸系統信息傳遞路徑較長，對信息傳遞過程的監管難度較高。在漫長的信息傳遞過程中，容易發生數據丟失、遭到竊聽、受到干擾和網絡攻擊等諸多問題。影響了信息傳遞的安全。

三、空間互聯網技術發展的趨勢

（一）發展空間網絡路由技術

對衛星空間網絡節點的過分依賴是制約空間網絡技術發展和完善的重要技術瓶頸之一，同時因受空間網絡技術信息傳遞響應效率低、錯碼率高、傳輸距離過長等諸多T特點決定空間愛你網路路由技術發展阻力較大，所以解決上述問題，突破空間網絡路由發展瓶頸是我國目前網絡技術發展的主要方向。空間互聯網系統的網路路由設備需要安裝在衛星設備中。與傳統地面互聯網路由系統相比，路由設備安裝空間要求苛刻，對路由設備以及交換設施的體積以及質量都有特定要求，受衛星載定能源限制，路由器需要在限定功率下運行，同時要是達到系統所需性能。同時星載設備的維護保養成本極高，這要求星載路由設備要優秀的自我檢測和自我維護的功能。

（二）發展網絡管理技術

空間互聯系統龐大的網絡覆蓋范圍導致其網絡管理工作難度較高，技術需求嚴格。而網絡管理的質量直接決定空間互聯網系統運行可靠度以及各項功能的實現。因此網絡管理技術的完善和升級是空間網絡技術未來發展的核心技術之一。網絡管理技術應分為地面網絡管理和星載設備網絡管理兩個方向，其中地面網絡管理技術應提升對空間網絡的任務分配能力和信息管理能力。而星載設備的網絡管理技術核心在監控、預測和警報系統上。要想充分實現空間互聯網技術的各項功能，必須在網絡管理技術方面取得對應突破。

（三）發展寬帶通信技術

與傳統地面互聯網相比，空間網絡打破了空間地域性限制，具有地面互聯網無可比擬的功能和優勢，但龐大網絡覆蓋范圍也讓空間互聯網系統的通訊效率、寬帶兆率、傳輸速度、信息安全性、解碼率、錯碼率等指標遠低于傳統的地面互聯網系統。上述問題是導致空間互聯網技術發展和應用受到限制的核心問題之一，也是空間互聯網技術發展的主要科研攻關方向。基于我國空間互聯網建設現狀，我國選擇在通訊效率和通訊質量都較高的激光通信技術來作為空間互聯網的主要通訊系統，同時受激光通訊的技術原理決定，激光通訊技術在信息傳遞過程中有著良好的抗干擾、忼截獲性能。符合空間網絡對傳輸系統安全性的迫切需求。

（四）加強安全防護措施

現階段空間互聯網技術仍處于不斷的研究發展階段，各項功能僅僅為初步實現，還需要的不斷的完善發展才能最終達到技術研究預期效果。但安全問題是現階段空間互聯網技術弊端中較為顯著和嚴重的一個。超遠的傳輸距離導致空間互聯網傳遞的信息極易被截獲，信息安全保障低。作為信息傳遞作為主要功能的空間互聯網技術如果無法保障信息傳遞的安全性，會導致系統的實用價值降低。

影響空間互聯網信息傳遞安全的因素除了超遠距離外，異構性、數據結構開放性都是導致信息安全受到威脅的因素之一。制定保障空間互聯網各項功能完整實現的同時，信息安全也能得到有效保障的網絡安全解決措施，是目前空間互聯網安全工作的研究重點。應從體系結構、安全路由、安全鏈路等三個角度出發。首先應優化網絡拓撲結構，對空間啊我那個落采用移動性管理技術，其次應制定功能和安全更加全面的需求性路由協議。最后應進一步加強身份密碼制度的管理。采用分層密鑰制度，對信息的閱覽權限進行嚴格區分，對重要信息應采取多身份共同識別。

【參考文獻】

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