近年来,随着数字时代的不断演进,通信网络已然成为数字生活不可获取的公共基础设施。在全球信息化建设逐步深入的背景下,全球卫星通信产业进入了新的阶段,不仅世界各国加紧布局卫星互联网,全球各大科技巨头也自然而然地将目光投向了卫星网络(除spaceX外,FaceBook、Google、波音和亚马逊等科技巨头也纷纷入局)。目前,地面网络仅覆盖陆地面积的20%左右,全球仍有近30亿人口无法接入互联网,因而须充分利用卫星网络广域覆盖的优势,为人们提供机动灵活、全球覆盖、高可靠的接入服务。而且推进卫星网络与地面互联网一体融合,资源统筹利用、优化整合,构建空天地海网络一体化信息网络(简称:一体化组网),实现空间与地面设施互联互通,对促进国家经济发展具有基础性作用。因而,课题组围绕构建安全、高效、低时延传输、无缝组网的天地一体化网络,开展网络体系架构、路由机制、协议开发等理论研究与原型验证。

天地一体化拓扑结构示意图

       空天地海网络一体化网络拓扑结构涵盖地面网络、空中平台及临近空间网络、天基骨干网、天基接入网等多个层级,其拓扑结构示意图如图1所示。

       空天地海网络一体化的多维展示可更直观呈现星基节点间、星地之间节点连接关系。下面利用STK构建一简单实例,展示卫星沿轨道运动及星地之间的连接变化情况。

       构建全球无缝覆盖的一体化组网面临着空间节点高动态性、拓扑时变性、业务地域差异性大等问题,使得传统地面网络的路由技术无法适用于一体化组网,出现协议开销大、天地互连网络效率低下等问题。因而,结合未来网络发展趋势,一体化组网理论研究和验证,旨在通过新技术、新方法拓宽思路,解决天地一体化组网所面临的难题。