天地一体化仿真网络概述
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。
天地一体化信息网络协议体系与传输性能简析
天地一体化信息网络协议体系与传输性能简析作者：杨冠男李文峰张兴敢来源：《中兴通讯技术》2016年第04期摘要：对于中国天地一体化信息网络（ISTIN）的构建，针对可能采用的两种网络协议体系，即传输控制协议（TCP）/IP和容迟容断网络（DTN），以3颗地球静止轨道（GEO）卫星组成天基骨干网络为例，分析了3种基本传输场景下的主要挑战，通过计算机半实物仿真开展了协议传输性能的测试。
试验结果表明：尽管DTN协议与TCP-Hybla改进协议能够获得较好的传输性能，由于时延与误码率（BER）等参数存在较大的动态范围，没有一种协议能够在所有传输场景下保持传输性能始终最优。
天地一体化信息网络协议体系的性能仍有待进一步提高。
关键词：ISTIN；协议；传输性能中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 （2016） 04-0039-007天地一体化信息网络是中国国防信息化和信息化社会建设的重要基础设施。
天地一体化信息网络中的“天”是指由卫星等航天器作为主要节点组成的天基网络，而“地”主要指由地面站网络、卫星应用专网、互联网以及各类地面用户等共同组成的地球表面网络。
通过网络架构与协议体系层面的设计，屏蔽天、地各类系统在技术体制层面的差异，为用户提供跨系统的、无需区分天地的各种服务与应用，实现一体化信息获取、共享与利用是未来天地一体化信息网络发展的主要目标[1]。
根据是否采用星间链路，我们可以将天地一体化信息网络分为：（1）天星地网。
典型系统如国际海事卫星（Inmarsat）的宽带全球网络（BGAN）系统，由3颗Inmarsat IV卫星与地面站网络组成，民用数据业务采用星状拓扑，经过卫星中继落地后通过地面站实现区内数据交换，互联网接入或通过地面站网络实现跨区的数据交换。
BGAN 从2012年开始提供航空宽带卫星业务（SB-Sat），通过原航空宽带网络面向低轨道（LEO）卫星提供近实时的IP业务，速率最高可达475 kbit/s[2]，由此实现了以地面网络为骨干的天空地一体化的网络。
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。
下一代测运控方案——天地一体化无依托测运控方案
下一代测运控方案——天地一体化无依托测运控方案1 概述随着大规模卫星星座的发展，现有的测控系统测控能力不能满足卫星集群测控的需求，现有的测运控系统趋向定制化设计，通过收集型号任务大包络需求去开发的测控系统，具有测控功能和多星测控能力受限，同时往往受制于任务的通信体制、频点、协议等诸多因素的影响，在任务执行前需要耗费大量的人力、财力资源开展为正式任务的准备工作和后续的测控长管工作。
包括发射前期的（子系统、分系统、大系统）的联试、对接等，发射后期手动遥控在轨指令上注等一系列工作，造成巨大的资源浪费的同时，也给整个系统的任务执行能力的发展和测控系统容量的提升带来了限制。
为提升卫星的在轨测控、运控管理效能, 不依赖原有的测运控资源，无依托测运控系统可实现自动化监控管理、无人值守、任务自动下发、卫星自动跟踪,可完成卫星状态监控、业务数据自动收发、自动处理、自动分发等功能外,无依托测运控的总体目标是去除定制化，去型号化，采用去中心自组网的方式实现不受时间和空间限制的自主测控，同时兼容已有的测控资源，通过技术手段（先进的录制回放技术、统一的射频接口、标准的格式等）最大限度减少人工干预，同时兼容目前的测控资源，提升系统测控容量等目的，满足大规模集群星座测控需求。
2 天地一体化无依托自组网测控系统特点天地一体化无依托自组网测控系统建成后具有以下特点：•采用自组网测控的方式，解决大规模星座集群测控要求，测控容量理论上无上限天地一体化无依托运控系统跟现有的系统相比，采用天基自组网和地面联合自组网的方式，网络中的任何一个本身节点（卫星）同时具备测控和被测控能力，当自组网规划建设完成后，测控网络的测控节点的容量没有限制，网络中的任何一颗卫星可以通过运控中心的调度算法找到与地面用户相匹配的测控路径，完成组网联合测控，卫星测控不再是由一个或者几个地面站去被动测控，而是通过整个网络进行自主测控，网络节点也就是卫星星座的数量越多，测控网络的功能越强大，基于卫星组网建设成功后，所有的测控算法通过地面运控中心进行规划好，可以保证测控网络节点中的任意时间任意位置均能找到最优的测控路径，很好的解决了卫星星座集群测控的问题。
天地一体化测控网络体系结构研究
ｌ
邱天炎，等译．无线传感器ｌ删络协议与体系结构．北京：电子工业Ｈｊ版社，２００７．１
２马ＸｌＪｔＦ．ｊＩＪ星通信网络技术．北京：国防工业出版社，２００３．７． ３于宏毅．无线白组织网．：ＩＥ京：人民ＩｌｌｌｊｌＵ出版社，２００５．４． ４杨云江．计算机酬络管理技术．北京：清华大学…版社，２００５．１０．
图Ｉ
测控网络体系结构示意图
３网络技术分析
天地一体化测控网络的规模庞大，所涉及的子网构架比较多，既包括有中心网络，又包括无中心网络， 因此所涉及的网络技术比较广泛。 在点对点模式下的测控系统，需要解决的是空地传输协议。在协议制定的时候，从拓扑结构方面可考 虑两种模式：一种是测控站和航天器均作为网络中的一个节点，只分配一个节点地址，其内部设备作为节 点内部管辖范围，这种模式下对航天器内设备的操作是非透明的；另一种是将所有设备纳入网络的管辖范 围，分别分配独立的节点地址，这种模式下对航天器内设备的操作是透明的。 在点对多点模式下的测控系统，除了需要考虑空地传输协议外，还需要确定网络组网方式，在不同的 组网方式下需要解决相关技术问题。如采用ＴＤＭＡ模式，需要明确网络节点数、时隙分配方式、时隙同步 方式和入网模式等关键技术，如采用ＣＤＭＡ，需要解决码间干扰、功率控制和数据接收处理等技术。 在中继子网内，需要确定组网方式，如ＣＤＭＡ、空分等技术体制，在组网方式确定下，同样也涉及相 关网络技术。在无中心子网中，采用Ａｄ ｈｏｃ构架组网，使用ＴＤＭＡ组网模式，需要确定网络的时隙分配 方式，并解决相关的算法，比如ＭＡＣ是采用异步接入模式或同步接入模式，不同模式下，时隙分配和同 步方式均不相同。 不同网络构架下，为了保证网络的效率、可靠性等，必须对空间及空地传输协议进行研究，不同的协 议体系，网络的效率、可靠性有所不同，可参考ＣＣＳＤＳ协议标准和妒技术，并结合测控网络的特点展开 进行研究，通过仿真的方式选择合适的协议体系。 除传输协议和组网模式外，网络管理和路由技术也是需要重点考虑的问题。在网络管理方面，同其它 网络一样，需要实现网络管理的基本功能：故障管理、配置管理、性能管理和安全管理，由于网络的特殊 性，是采用集中网络管理模式或是分布式网络管理模式，或者是两者的结合，需要进行研究确定。网络管 理的协议是采用标准协议ＳＮＭＰ或是自定义协议同样需要进行研究，结合测控网络的特点，开展网络管理 方面的研究。在路由方面，主要需要选择合适的路由策略和路由算法，以适应测控网络拓扑结构及其变化。 天地一体化测控网络除了空间及空地传输协议外，地面同样涉及到传输协议问题。根据网络技术发展 和各国测控信息网的建设情况，测控信息网的地面网络协议可考虑采用ＴＣＰ／ＩＰ协议，以便实现互连互通。 由于空间传输的特点，误码率高、信息传输非对称大和长延时等，因此空间传输协议与地面传输协议
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:
一种基于WMN的天空地一体化网络
一
计 算机 与 网络
种 基 于 Ｗ ＭＮ 昀 天 空 地 一 傩化 网 络
三 门峡职 业技 术学 院 张 倩 解放 军 ９ ８ ４ 队 ４０ 部 施 燕丹
［ 摘
要 ］ 对 未来 网 络化 信 息 资 源 的 需 求 ， 文提 出 了一 种 基 于 无 线 Ｍｅｈ网络 的 天 空地 一 体 化 网络 ， 计 了其 网络 体 系 结构 ， 针 本 ｓ 设 建 立 了网络模 型， 并利用 ＮＳ 仿 真平台对该 网络的性 能进行 了仿真评 估。研 究结果表明该网络切 实可行 ， 能 良好 ， ２ 性 对天空地一体化
需 要 接 入 到核 心 网络 的 应 用 场合 。
图１ ＷＭＮ平面结构
图 ３ ＷＭＮ混 合 结 构 ３基于 ＷＭＮ的空天地一体化网络 ． 由于 ＷＭＮ有较高的可靠性 、 较大的伸缩性和较低 的投资成本 ， ＷＭＮ 作为一种可 以解决无线 接人“ 最后一公里 ” 瓶颈问题 的新方案 ， 被写入 到 ＩＥ ８ ２１ Ｅ Ｅ ０ ．１ ｓ的无 线局域 网１ ＩＥ ８ ２１ ６ 、 Ｅ ０ ．５的无线 个域 网（ ｒｌ ｓ １ Ｅ １ Ｗｉ ｅ ｅｓ Ｐｒ０ａ Ａｅ ． Ａ 、 Ｅ ８２１ ｅｓｎ ｒａＷＰ Ｎ）Ｉ Ｅ ０ ．６的无 线城 域网【（ ｒｌｓ Ｍ ｎｃｐｌ ｌ Ｅ ８ Ｗｉ ｅｓ ｕ ｉｉａ ｅ Ａ ｅ Ｎ ｔｏｋＷＭ ） ＩＥ ８ ２ ０的移动宽带无线接人 （ ｂｌＢｏｄ ｒａ ｅ ｒ， ＡＮ 和 Ｅ Ｅ ０ ． ｗ ２ Ｍｏｉ ｒａ— ｅ ｂｎ ｗｉ ｌ ｓ ｃｅ ， ＷＡ） ａｄ ｒ ｅ ｃｓ ＭＢ ｅ ｓＡ ｓ 的系列标准之中。根据 未来空天信息资源 网络的需求 ， 我们采取 ＩＥ Ｓ ２１ 无线城域 网的组网方案。 Ｅ Ｅ ０ ．６ 为了扩展覆盖范 围 、 强远离基站 的终端通话 质量和提高数 据吞 增 吐量 ，国际标准化组织 ＩＥ Ｅ Ｅ已将 Ｍ ｓ ｅｈ结构纳入到新近推 出的 ８ ２１ ０ ．６ （ Ｍ Ｘ 标准中， 为对传统点对多点 （Ｍ ） Ｗｉ Ａ ） 作 Ｐ Ｐ 结构的增强和扩展。１Ｅ ＥＥ ８ ２１ ０ ．６标准体系的主要 目标 ， 是开发工作于 ２ ６ Ｇ ｚ － ６ Ｈ 频带 的无线接入 系统空中接 口物理层（ Ｈ 和 ＭＡ Ｐ Ｙ） Ｃ规范 ， 同时还由于空中接 口协议相 关 的 一 致 性 测试 以及 不 同无 线 接 人 系统 之 间的 共 存 规 范 。目前 已颁 布 了 ８ ２１ａ ８ ２１ｄ和 ８ ２１ｅ ０ ．１ 、０ ．１ ０ ．ｌ 等版本。 其中 ８ ２１ｅ于 ２ ０ ０ ．６ ０ ６年颁布 ， 它 使用 ２ ６ Ｈ 频段 ， 占用 ５ Ｈ 带 宽时上 、 －Ｇ ｚ 在 Ｍ ｚ 下行链路最 高速率都可 以 达到 １Ｍ ｉ ， ５ ｂ ／ 频谱效率 为 ３ ｉ ／ｚ 采用 Ｓ ２ Ｆ Ｍ Ｏ Ｄ ＡＯ Ｄ Ａ ｔ ｓ ｂ／Ｈ ， ｔ ｓ Ｃ ／ Ｄ ／Ｆ Ｍ ／Ｆ Ｍ ２ Ｏ 物理层体制 ； 点对多点大蜂窝工作时 ， 主要采用 Ｏ Ｄ Ｏ ＤＭＡ体制 ， Ｆ Ｍ／Ｆ 支 持漫游和切换 ， 移动速度可 以达到 １０ ｍ ｈ ２ ｋ ／ 。标准支持的常用接入距离 为 ７ １ｋ 最大可达 ５ ｋ ～ ０ ｍ， ０ ｍ。
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。
软件定义天地一体化信息网络体系架构研究
软件定义天地一体化信息网络体系架构研究牛长喜 李春林 谢小赋 王宏 王邦礼 中国电子科技集团公司第三十研究所，成都，610054 摘要：天地一体化信息网络要求具备灵活、快速组网与安全可控等突出特征，如何设计具有这 些特征的天地一体化信息网络是当前的研究热点。
本文提出运用软件定义网络（SDN）技术解决上 述问题，分析了 SDN 在天地一体化信息网络的应用优势，提出基于 OpenFlow 的软件定义天地一体 化信息网络体系架构。
基于此体系架构，提出一种典型应用场景：天地一体化侦察情报系统，提出 软件定义天地一体化信息网络能够满足“大数据”应用对于网络服务提出的更高要求。
关键词：天地一体化信息网络 软件定义网络 大数据 网络服务1引言 天地一体化信息网络[1]由多种卫星星座、飞行器及地面设施互联而成，实现侦察监视、导弹预警、导航定位、通信指挥、空间防御与对抗等功能的一体化，具有自主的信息获取、存储、处理及 分发能力，将空中、地面资源紧密集成并协同运作，实现信息的多元立体共享，从而提高信息系统 的整体运行效能。
世界主要航天大国均已开展了天地一体化信息网络的体系架构和相关技术的研究，并取得了一 定的研究成果，推动了天地一体化信息网络各个领域研究工作的不断进步。
目前，美国、欧洲等发 达国家已经完成了概念研究，并进行了系统仿真、地面试验及飞行搭载试验，提出了一系列的标准 或建议书。
近年来，我国地面网络设施建设取得的成绩有目共睹，这为天地一体化信息网络地面段建设提 供了基础。
但是，我国在天空段的网络建设严重滞后。
随着我国航天技术的发展，加之我国载人航 天、空间站、深空探测等空间活动日益频繁，各种航天器种类和数量也在迅速增加，卫星与地面、 卫星与卫星之间的通信组网要求越来越迫切。
目前我国在轨运行卫星大都只提供通信信道，星上不 具有信息交换功能，信息只能通过地面接收站处理后再重新上星才能实现星间、星际之间的信息交 换。
天地一体化信息网络中天基卫星网络架构设计
天地一体化信息网络中天基卫星网络架构设计FENG Jianyuan;LI Jie;PANG Lixin;ZHOU Zhicheng【摘要】为了充分利用各种空间设施资源,提升天基信息网络覆盖与传输能力,分别从天基信息网络体系架构和逻辑功能架构角度进行了系统性设计.与以往天基网络的设计不同,该设计更注重各类卫星网络的深度融合应用,为此将网络虚拟化技术引入天基卫星网络.同时,还提出了解决新架构下卫星组网难题的方法,将电磁涡旋、卫星灵活载荷和边缘计算技术设计到天基网络.仿真表明,所提出的架构能有效提升频谱利用率和减少卫星网络信令开销.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2019(059)007【总页数】5页(P775-779)【关键词】天地一体化信息网络;卫星网络;架构设计;虚拟化;卫星协同【作者】FENG Jianyuan;LI Jie;PANG Lixin;ZHOU Zhicheng【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TN915;TN9271 引言天地一体化信息网络[1]通过融合天基卫星通信网络、空基飞行器通信网络、地基通信网络，实现天、空、地三网协同，达到全球覆盖、随处接入、按需服务、安全可信全球网络连通的目标。
天地一体化信息网络包含三张网：第一张网是由各类卫星组成的天基信息网络，将空间中的通信、导航、遥感卫星组成一张协同网络作为空间信息基础设施；第二张网是由各类飞行器组成的空基通信网络，包括各类飞机、飞艇、热气球以及无人机等，空基网络多用于中继来沟通天基和地基网络；第三张网是由陆地通信网构成的地基网络，包括陆地蜂窝网和无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)等[2]。
这三张网中，天基网络和地基网络分别构成天、地的骨干网络，是天地一体化信息网络中重要组成部分，空基网络在天、地骨干网间起中继传输作用，是骨干网络的辅助部分。
由于技术起步晚，我国天基网络设施建设还不够完善，通信容量缺口较大，覆盖范围仍需进一步加强。
空天地一体化移动通信技术
空天一体化移动通信技术
空天一体化移动通信技术是一种结合了空中和地面的高效通信系统，它能够实现空间内的高速、大容量的数据传输，从而提高通信的效率和质量。
它把相关的通信技术融合在一起，比如无线局域网技术、卫星通信技术、光纤通信技术等，以及包括无线信号及其他形式的网络技术，实现空中和地面的高速、高容量的数据传输。
空天一体化移动通信技术具有许多优势，首先，它可以大大提高通信能力、效率和可靠性；其次，它可以实现空中和地面的无缝连接，消除通信和网络延迟；再次，它可以在空中和地面的混合网络中实现高速、高容量的数据传输；最后，它可以实现跨越空间的高速无线通信。
此外，空天一体化移动通信技术还可以为用户提供全面的服务，包括语音通信、数据传输、多媒体服务等。
它还可以支持多种类型的终端，如移动电话、便携式计算机等，以及跨越不同网络的多种设备。
空天一体化移动通信技术还可以支持多种应用程序，如地理位置信息服务、虚拟现实服务等，以满足用户的不同需求。
空天一体化移动通信技术的发展有助于改善社会的基础设施，提升社会经济的整体水平。
它的发展也有助于提升社会的信息安全，改善社会的生活质量。
在未来，随着技术的发展，空天一体化移动通信技术将继续发挥重要作用。
面向天地一体化信息网络的动态联动仿真技术
文章编号：1007-1423（2020）17-0003-09DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2020.17.001面向天地一体化信息网络的动态联动仿真技术李乾治1，王晓锋1，刘渊2，叶海洋1（1.江南大学物联网工程学院，无锡214122；2.江南大学数字媒体学院，无锡214122）摘要：网络仿真是天地一体化信息网络中各类新技术验证与网络安全策略评估的重要支撑。
针对天地一体化信息网络高度动态变化的特点，提出一种面向天地一体化信息网络的动态联动仿真方法。
该方法融合卫星理论模型具备的实时、动态、精确计算的优势以及虚拟化、SDN技术具备的卫星仿真网络高吞吐量与灵活切换的优势。
研究卫星理论模型对卫星仿真网络的正向动态控制技术，可实时仿真出具有卫星链路动态特性的天地一体化信息网络；进一步，研究卫星仿真网络对卫星理论模型的反向实时调控技术，可实现天地一体化信息网络动态变化场景的仿真。
构建出6颗天基骨干节点、120颗天基接入节点组成的天地一体化信息网络仿真场景，基于该场景的实验验证表明：所提出的动态联动方法可有效支持天地一体化信息网络的卫星链路延时、卫星网络拓扑、卫星姿态等实时动态变化场景的仿真。
关键词：天地一体化信息网络；卫星网络；网络仿真；动态联动仿真基金项目：国家重点研发计划资助项目（No.2016YFB0800305）0引言随着航天技术的发展，实现全球信息共享，特别是天地网络融合的天地一体化信息网络引起全球的广泛关注[1-3]。
空间网络覆盖面广、组网灵活、不受地理环境限制，与地面网络相互补充，实现天地信息共享是未来一体化网络发展的目标。
作为具有战略意义的国家信息基础设施，天地一体化信息网络对于维护国家利益、促进经济发展具有重大意义[4]。
天地一体化信息网络由地基节点网、地面互联网、天基骨干网、天基接入网、、移动通信网等多种异构网络互联融合而成，其网络规模庞大、结构复杂、高度动态，技术体制多样，解决大量技术难点耗时耗资巨大，因此，需要建立天地一体化信息网络仿真实验平台，对各类新技术与安全防御策略进行试验验证[5-6]。
空天地一体化网络系统架构设计与智能管理
2021,40(7): 84-89.
Architecture design and intelligent management of space-air-ground integrated network
Tan Shihan，Jin Fenglin，Dun Congying，Meng Fanlun
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图1 SAGIN网络架构
将 SAGIN 划 分 为 三 层 ： 数 据 层 、 控 制 层 和 管 理 层。其中数据层和控制层实体对应于子网络在分布 式移动网络中的数据节点和控制节点，即子网络数 据节点和子网络控制节点；管理层实体为MEC ,即 管理节点。
各网络层的具体功能介绍如下： (1) 数据层：通过子网络数据节点为用户提供网 络接入以及数据传输服务。子网络数据节点由所属 的子网络控制节点控制，负责其资源分配及运作模 式。此外，子网络数据节点将自己的数据信息传输 到所属的子网络控制节点，辅助子网络控制节点判 断网络状态。服务分配策略会通过卫星网络统一下 发到用户, 子网络数据节点会根据服务分配策略, 判断是否响应用户服务请求。 (2) 控制层：主要有三个方面功能，一是信息采 集，子网络控制节点接收来自数据层的用户信息和 服务请求。收集接入用户类型、数量以及子网络资 源利用率等信息。在进行特征提取、异常诊断和数 据计算等工作后， 将子网络状态信息传输到管理 层，辅助管理层决策；二是本地管理,子网络控制节 点根据自身情况为接入用户分配网络资源，并下发 给子网络数据节点；三是策略转发，子网络控制节 点接收管理层的网络服务分配策略，并转发给相应 的子网络数据节点。 (3) 管理层：主要有三个方面功能，一是内部资 源的注册和查询，对所属范围内的子网络进行注 册，并提供外部网络对子网络的查询功能；二是创 建策略，根据控制层上传信息，确定网络系统内部 各子网络的状态信息、用户的服务请求信息，来创 建网络服务分配策略，并下发给子网络控制节点； 三是网络系统对外的通信交互。 图1给岀一个典型的SAGIN架构，包含三个子 网络：多层卫星网、空中自组网和地面异构网。其中 多层卫星网属于多层卫星通信系统，其分布式控制 节点是GEO卫星，而数据节点是LEO卫星，LEO卫 星在GEO卫星的统一管理下共同服务于同一地面
天地一体化信息网络发展综述
天地一体化信息网络发展综述 吴 巍（１．中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 ０５００８１；２．通信网信息传输与分发技术国家级重点实验室，河北 石家庄 ０５００８１）摘 要：随着信息通信和航天技术的飞速发展，空间网络相关技术日趋成熟，全球信息化发展领域已全面拓展到人类生产、生活和科研的所有空间，包括陆地、海洋、天空和太空。
对于我国而言，加快建设天地一体化信息网络，通过天地网络配合实现全球无缝覆盖的目标，是信息网络发展的重点。
给出天地一体化信息网络的组成、网络形态与主要特点，研究归纳国内外天地一体化信息网络的发展现状与趋势，并分析给出建设天地一体化信息网络需要突破的关键技术，希望为我国天地一体化信息网络的研制和建设提供借鉴与参考。
关键词：天地一体化信息网络；发展现状与趋势；关键技术中图分类号：TN929文献标识码：Adoi: 10.11959/j.issn.2096-8930.20200101Survey on the Development of Space-Integrated-GroundInformation NetworkWU Wei 1,21.The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Shijiazhuang 050081,China2.Science and Technology on Information Transmission and Dissemination in Communication Network Laboratory,Shijiazhuang 050081,ChinaAbstract: With the rapid development of ICT(information communication technology) and aerospace technology, the space network related technology is becoming mature, the global promotion of information technology fi eld has been fully expanded to all the space of human production, life and scientifi c research, including land, ocean, sky and space. For the China's information network, it is the focus to speed up the construction of the space-integrated-ground information network and realize the goal of seamless global coverage through the cooperation of the heaven and earth network. Firstly, the composition, network form and main characteristics of the space-ground integrated information network were described. Then, the development status and trend of the space-integrated-ground information networks at home and abroad were summarized. Finally, the key technologies needed to break through in the construction of the space- integrated-ground information network were analyzed, Hoping to provide reference for the development and construction of the space-integrated-ground information network.Key Words: space-integrated-ground information network, development status and trend, key technology收稿日期：2020-08-15；修回日期：2020-09-10１ 引言随着信息通信和航天技术及产品的日趋进步，全球信息化发展领域已全面拓展到人类生产、生活和科研的所有空间，包括陆地、海洋、天空和太空。
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与上一版本比较
• ·提高卫星TCP性能的常用方法 在卫星通信中，由于存在传播延时[9]，信道差错率和信道不对称的影 响，经由卫星链路传输TCP性能受到极大的影响，目前，卫星通信系 统中TCP的性能问题引起了人们的重视，目前主要有三种方式来提高 经由卫星链路TCP的性能[10]： 1）端到端方式：是指发送端和接收端的协议栈采用协议改进和增加 协议选项的方式，通过对TCP协议本身的修改进行TCP性能的提升。 2）分段连接机制：在本方式中，充分考虑到卫星链路与地面链路的 不同，将发送端和接收端的TCP连接分为三段，在不同的段中可以采 用不同传输协议。这三个段的连接构成了一个对应用层透明的端对端 连接。通过分段可以针对不同传输特性进行协议的优化。 3）链路层方式：是指对链路层的改进，主要针对卫星设备的性能提 升，目的是通过采用新的调制方式和较高前向纠错编码方式 FEC(Forward Error Correction)，以获取链路中更好的误码率，减少 因为链路传输误码造成的报文丢失。
一般工作流程：
• （1）地面远端用户对功能卫星提出任务要求； • （2）任务中心接受任务请求； • （3）任务中心分析任务后将任务信息发送给家乡 代理； • （4）家乡代理根据当前场景计算出路由信息，根 据路由信息将任务信息发送给功能卫星； • （5）功能卫星任务的完成和数据的落地。
5
PART I： 加入天基骨干网后天地一体化信息 网络仿真系统组成
请求获得 图片
告知用户图像已有 鉴别用户
发送图片
25
5.小卫星地面站与中继卫星地面站配合传输大尺寸文件
26
Part 3. 数据传输路径选择
• · 基于链路状态
（采用广播方式，带宽利用率较低，此系统为采用）
• 基于传输距离
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基于传输距离的路 • • • • • • L1：时间-距离 感知层小卫星 <=> 小卫星地面站 L2：时间-距离 感知层小卫星 <=> 天链中继卫星-1 L3：时间-距离 感知层小卫星 <=> 天链中继卫星-3 L4：时间-距离 感知层小卫星 <=> 天链中继卫星-2 L5：时间-距离 天链中继卫星-3 <=> 天链中继卫星-2 L6：时间-距离 天链中继卫星-3 <=> 天链中继卫星-1 L7：时间-距离 天链中继卫星-1 <=> 中继卫星地面站（家 乡代理） • L8：时间-距离 天链中继卫星-2 <=> 中继卫星地面站（家 乡代理）
6
• 天基网络
〉 〉
星地链路 星地中继链路 地面网络
〉
7
2.关键节点描述 （1）天链卫星 构成天基骨干传输网，为LEO小卫星和地面之间提供透明传输通道 （仿真系统有三颗天链卫星，可以实现对地球大部分地区的覆盖）
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2.关键节点描述 （2）LEO小卫星 是为了构建本试验系统而专门设计并发射入轨的低轨道感知层卫星， 为空间信息的产生者，其功能可以是对地测绘、遥感等，暂以对地测 绘作为其载荷功能。该节点产生的感知信息有两种途径进行传输，一 是通过天链系统中继传输至中继卫星地面站，然后实现共享；二是当 经过小卫星地面站的时候直接下传。所以，该卫星需要同时具有星间 中继卫星链路和星地链路。
14:00 获取图片 并存储
Changchun
请求中继卫星地面站帮 发送遥控指令：长春过 顶时，获取图片(at 14:00)
长春过顶时，获取 反馈小卫星地面站 图片(at 14:00) 要控指令已发送
22
4.图片落地
(如果过顶小卫星地面站， 传送图片给小卫星地面站)
采用移动IPv4的三角路 由来传输图片
37
与上一版本比较
• 3 植入卫星TCP协议
• 3.1 意义：TCP协议是面向连接的传输层协议，向有关应
用提供可靠的数据传输。随着通信事业的发展，大量卫星 通信系统承载了大量网络应用，其中基于TCP的应用大约 占了应用总量的85%以上。由于TCP协议主要是以有线通 信系统为应用环境设计的，没有考虑到卫星通信系统的特 有属性，造成经由卫星链路传输TCP性能低下 • 信道差错率高 • 传播延迟高 • 信道不对称
天地一体化信息网络仿真系统 初步设计
1
天地一体化网络简述
天地一体化信息网络研究天、空、地、海多维信息资源的一体 化传输和综合应用模式。其目的是为了打破天基网络和地面网 络的异构，为人类提供多方面的、透明的、便利的服务。
未加入天基骨干网时存在的问题： 1.必须感知卫星过顶地面站才能接收遥控指令，从指令产生到 卫星接收指令需要一段时间。 2.如果文件过大，卫星一次过顶地面站传输不能完成，需要多 次卫星过顶地面站才能传输完成，时延比较大。远程用户获取 文件需要等待的时间较长。
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与上一版本比较
• 1.2 VMOC作为虚拟任务中心，结合数据库 实现以下功能：
• • • • （1）远端用户身份识别与健全 （2）任务指令的发送 （3）信宿：数据传输的终端节点 （4）远端用户通过访问数据库，获取VMOC中的信 息
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与上一版本比较
• 2. 加入信道模拟器：
• 用软件的方法来模拟卫星通信的信道特点， 比如延时、丢包率、中断等。不同节点之间 发送的数据包先经过信道模拟器，根据STK 提供的信道数据可以计算出延迟，根据概率 模拟丢包，最终根据服务器和客户端的数据 收发情况进行性能分析；
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由stk生成的路由表，通过读取路由表，计算五条路 径的距离，选取最短路径作为传输路径。
31
Part4 在开发版本简述
• • • • 针对仿真系统的应用场景，仿真系统的主要节点设计如下。 （1）三颗天链卫星：构成天基骨干传输网，为LEO卫星和地面之间提供透明 传输通道(TDRS) （2）“空间感知层”节点：实现不同的空间任务，如载人航天器或遥感卫星 ； （3）关口站(中继卫星地面站)：为中继卫星信息“落地”的节点，为了实现 以IP为基础的天地互联互通，需要在此节点上设置协议转换网关（比如实现空 间TCP和地面TCP的转换）； （4）小卫星地面站：当LEO卫星过顶时，通过小卫星地面站直接下传测绘数 据，同样的，此节点也需要设置协议转换网关以实现天地互联互通； （5）家乡代理：对LEO卫星进行位置登记和移动性管理，实现三角路由； （6）信道模拟器：用软件的方法来模拟卫星通信的信道特点，比如延时、丢 包率、中断等。不同节点之间发送的数据包先经过信道模拟器，根据STK提供 的信道数据可以计算出延迟，根据概率模拟丢包，最终根据服务器和客户端的 数据收发情况进行性能分析；
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2.关键节点描述 （4）中继卫星地面站（天基骨干网关口站）：为中继卫星信息“落地” 的节点，为了实现以IP为基础的天地互联互通，需要在此节点上设置协 议转换网关（比如，实现空间TCP和地面TCP的转换）。
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2.关键节点描述 （5）小卫星地面站：当 LEO小卫星过顶时，通过小卫星地面站直接下 传测绘数据，同样的，此节点也需要设置协议转换网关以实现天地互联 互通。
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Part 2. 工作流程
1. 运行时序图 2. 指令上传
3. 数据下载
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1 运行时序图
16 天地一体化网络仿真演
2 指令上传
17
3 数据下载
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1.远程申请
远程用户申请 得到长春的卫 星图片
是授权用户吗？
授权得到长春 图片了吗？
如果有图片,就给 申请者，否则， 获取图片
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2.调度申请
查看一下卫星什么 时候长春过境，并 告诉虚拟任务中心， 何时可以取得图片
告诉远端用户， 何时可以取得 图片
申请图片
20
3.遥控小卫星
（发送遥控指令时小卫星过顶小卫星地面站）
14:00 获取图片并存储
长春过顶时，获取 图片(at 14:00)
Changchun
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3.遥控小卫星
（发送遥控指令时小卫星未过顶小卫星地面站）
•
•
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系统各节点示意图
天基骨干传输网 天链系统 天基骨干传输网
信道模拟器 载人航天器
感知层小卫星
天宫2号 空间站
场景配置与显示 终端
SPG
SPG
SPG
地面站
地面站
地面站
INTERNET /VPN 远端用户
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与上一版本比较
• 1. 新一版本中，将上一版本中的VMOC进行了重新设计，将其分成 VMOC和场景配置与显示终端（NCC） 1.1 NCC与STK进行交互，实现以下功能： • （1）从STK软件中获取实时的仿真时间，并通过背景链路发 送给其他所有网络节点，从而实现整个系统的时间推演。 • （2）通过与STK的交互，在场景配置与显示终端实现包括星 下点轨迹在内的卫星网络实时场景的动态显示。 • （3）在系统仿真过程中，软件通过STK不断计算各个真实节 点之间的可见性状况，以事件的方式由背景链路通知卫星节点 ，使各节点之间的连接情况符合实际。 • （4）家乡代理通过STK提供的卫星轨道位置及与各节点之间 距离的报告分析路由，生成路由表后为三角路由提供支持。
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•
• •
Part4 在开发版本简述
• （7）场景配置与显示终端：此部分以COM组件开发的方式实现与 STK(Satellite Tool Kit)软件的交互，其他所有网络节点通过背景链路与场景 配置与显示终端连接，接受其发送的仿真时间，从而实现整个系统的时间同 步。通过与STK的交互实现卫星网络实时场景的动态显示；（NCC） （8）任务管理与操作中心端：展示详尽的任务信息，包括任务等级，任务请 求状况等，实现任务调度。用户通过不同终端访问任务管理与操作中心，请 求不同服务； （9）不同的任务请求端：包括web访问，语音视频等请求，web端可以请求 观测图片，话音终端可以请求语音和视频业务。
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