在太空上网：天地一体网络建设

文字阅读、图片查看、影音播放、下载传输、游戏、即时聊天……网络的快速发展给人们的生活带来了极大的便捷和享受。然而，网络发展到今天仍没有实现随意接入和时时畅通，死角和盲区无处不在，网络服务能力仍有待提高。

网络覆盖死角的存在，从侧面反映了地基通信设施的局限，建设宽带卫星将有助于解决此类问题。然而，就算地面上的网络覆盖能在卫星的帮助下做到无缝连接，人类足迹所至的地方仍有网络不及的地方：飞机上呢？卫星上呢？空间站呢？

天地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，其中卫星网络将承担大量信息的获取、传输和分发作用。但是，“天星地网”的网络架构还远不能达到一体化网络建设的要求。

自1957年10月4日前苏联发射了世界上第一颗人造卫星之后，人类已经向太空发射了上千颗人造卫星。这些人造卫星个个“身怀绝技”，有的专为地球资源勘探，有的长于军事侦察，有的帮助人们预报气象，有的大大便捷了现代通信。然而，这些卫星同在太空，彼此之间的“了解”却甚少，几乎所有的沟通都要依赖地面基地。

图片来源视觉中国

功能单一、结构规则、运行依赖地面、相互之间孤立的卫星网络系统已经不能满足人们实时、综合的服务需求。具有多种功能、轨道互补、智能程度高、可自主运行、便于扩展的异构卫星组网成为新的发展方向。

目前，世界上主要的航天大国在调整并制定新的航天发展战略时，都把下一步发展目标定位在完善卫星系统种类和提高卫星系统功能的基础上，发展并建立网络化的新型综合卫星系统体系。

天地一体化网络即是如此。它通过星间、星地链路将地面、海上、空中和深空的用户、飞行器以及各种通信平台密集联合。比如，地面和卫星之间可以根据应用需求建立链路，实现实时数据传输。

从组网、传输和路由等角度来看，天地一体化网络具有典型的大时空尺度属性，具有网络全覆盖、空天地海网络协作、智能控制和处理、快速反应、高效应对等鲜明特征。举一个最简单的例子，天地一体化网络环境下，无论何时何地，电话服务、信息传输将彻底告别“无法连通”的时代。

随着信息技术的迅猛发展，未来信息服务行业对多维综合信息资源的需求日益提高，国家安全、航空航天、环境监测、交通管理、教育医疗卫生、工农业、反恐、抗灾救险等领域的战略信息服务将在空、天、地多维空间展开，任何单一维度上的信息利用都无法满足全方位的需求。由多种异构网络共同构成的天地一体化网络一旦实现互联互通和互操作，将会引发前所未有的信息革命。

这种具有高度综合性的异构网络系统打破了各自独立的网络系统间数据共享的壁垒，空、天、地跨维度服务将成为未来全方位服务的主要形式，能够有效地综合利用各种资源（包括轨道资源、传感器资源、通信资源等），不仅可以为作战提供一体化的侦察、导航、指挥等服务，也可以为海陆空通信、海洋气象预报、导航、农林牧渔、应急救援等提供全方位的支持。这就需要一体化网络具有充分的信息统筹获取、快速的信息传输、高效的任务协同等能力。

此外，智慧城市、物联网、车联网等概念的提出和具体项目的实施，将极大地促进我国一体化信息基础设施的高速发展。

目前，我国有近百颗在轨运行空间飞行器，覆盖了导航、通信、遥感、深空探测、载人航天等领域。而随着我国空间信息网络服务的需求不断增加，建设天基卫星、互联网、移动通信网等全面融合的天地一体化的信息网络，将是提升我国信息服务能力的有效途径。

天地一体化网络还将带动信息电子、航空航天、数学、材料学、光学等相关学科的发展。

美国的“天基通信导航网”计划

美国国家航空航天局（NASA）的“天基通信导航网”计划的构想，就是建立并保持一个便于扩展、可缩放的综合基础设施，提供全面、有效、更高量级数据速率的天基服务，以实现NASA的各类任务。计划中的太空网由一组称为TDRS的地球同步卫星和地面系统组成，作为卫星之间的中继系统。