打造天地空一體化網絡

○王若冰

文字閱讀、圖片查看、影音播放、下載傳輸、游戲、即時聊天……網絡的快速發展給人們的生活帶來了極大的便捷和享受。然而，網絡發展到今天仍沒有實現隨意接入和時時暢通，死角和盲區無處不在，網絡服務能力仍有待提高。

網絡覆蓋死角的存在，從側面反映了地基通訊設施的局限，建設寬帶衛星將有助于解決此類問題。然而，就算地面上的網絡覆蓋能在衛星的幫助下做到無縫連接，人類足跡所至的地方仍有網絡不及的地方，比如，飛機上呢？衛星上呢？甚至在空間站能上網嗎？

“虹云工程”讓全球自由聯網

中國航天科工集團發布消息說，我國布局156顆小衛星組成的天基互聯網系統2018年將進行首顆衛星發射。未來組網后將使人們能夠在世界任何角落自由接入寬帶互聯網。

我國將建設的天基互聯網系統被命名為“虹云工程”，計劃發射156顆小衛星，它們在距離地面1000千米的軌道上組網運行，致力于構建一個星載寬帶全球移動互聯網絡。

航天科工集團二院院長張忠陽：我們的互聯網接入目前在很多地方都是不覆蓋的，“虹云工程”建成后將完全改變這一狀況。比如說我們建設的物聯網、高鐵、飛機這些行業將完全能夠提供跟在家里接入WIFI一樣的服務感受。

天地一體化網絡

天地一體化網絡是由通信、偵察、導航、氣象等多種功能的異構衛星/衛星網絡、深空網絡、空間飛行器以及地面有線和無線網絡設施組成，其中，衛星網絡將承擔大量信息的獲取、傳輸和分發任務。但是，“天星地網”的網絡架構還遠不能達到天地一體化網絡建設的要求。

自1957年10月4日，蘇聯發射了世界上第一顆人造衛星之后，人類已經向太空發射了超過上千顆人造衛星。這些人造衛星個個“身懷絕技”，有的專為勘探地球資源，有的長于軍事偵察，有的幫助人們預報氣象，有的大大便捷了現代通訊。然而，這些衛星雖同在太空，但彼此之間的“了解”卻甚少，幾乎所有的溝通都要依賴地面基地。

功能單一、結構規則、運行依賴地面、相互之間孤立的衛星網絡系統已經不能滿足人們實時、綜合的服務需求。具有多種功能，軌道互補，智能程度高，可自主運行，便于擴展的異構衛星組網成為新的發展方向。

目前，世界上主要的航天大國在調整并制定新的航天發展戰略時，都把下一步發展目標定位在完善衛星系統種類和提高衛星系統功能的基礎上，發展并建立網絡化的新型綜合衛星系統體系。美國國家航空航天局（NASA）的“天基通信導航網”計劃構想就是建立并保持一個便于擴展、可縮放的綜合基礎設施，提供全面、有效、更高量級數據速率的天基服務，以實現NASA的各類任務。

天地一體化網絡也是如此。它通過星間、星地鏈路將地面、海上、空中和深空的用戶、飛行器以及各種通信平臺密集聯合。比如，地面和衛星之間可以根據應用需求建立鏈路，實現實時數據傳輸。

從組網、傳輸和路由等角度來看，天地一體化網絡具有典型的大時空尺度屬性，具有網絡全覆蓋，空天地海網絡協作，智能控制和處理，快速反應，高效應對等鮮明特征。舉一個最簡單的例子，天地一體化網絡環境下，無論何時何地，電話服務、信息傳輸將徹底告別“無法連通”的時代。

美好的前景

隨著信息技術的迅猛發展，未來信息服務行業對多維綜合信息資源的需求日益提高，國家安全、航空航天、環境監測、交通管理、教育、醫療、衛生、工農業、反恐、抗災救險等領域的戰略信息服務將在空、天、地多維空間展開，任何單一維度上的信息傳輸都無法滿足全方位的需求。由多種異構網絡共同構成的天地一體化網絡一旦實現互聯互通和互操作，將會引發前所未有的信息革命。

這種高度綜合性的異構網絡系統打破了各自獨立的網絡系統間數據共享的壁壘，空、天、地跨維度服務將成為未來全方位服務的主要形式，能夠有效地綜合利用各種資源（包括軌道資源、傳感器資源、通信資源等），不僅可以為作戰提供一體化的偵察、導航、作戰指揮等服務，也可以為海陸空通信、海洋氣象預報、導航、農林牧漁、應急救援等提供全方位的支持。這就需要一體化網絡具有充分的信息統籌獲取，快速的信息傳輸，高效的任務協同等能力。

此外，智慧城市、物聯網、車聯網等概念的提出和具體項目的實施，將極大地促進我國一體化信息基礎設施的高速發展。

目前，我國有近百顆在軌運行空間飛行器，覆蓋了導航、通信、遙感、深空探測、載人航天等領域。而隨著我國空間信息網絡服務的需求不斷增加，建設天基衛星、互聯網、移動通信網等全面融合的天地一體化的信息網絡，將是提升我國信息服務能力的有效途徑。天地一體化網絡還將帶動信息電子、航空航天、數學、材料學、光學等相關學科的發展。