天地一体化信息网络是国家重要信息基础设施，笔者在分析国外天地一体化信息网络相关系统发展情况的基础上，提出了我国天地一体化信息网络的系统总体设想，并进一步阐述了一体化发展过程中需重点关注和解决的几个问题，可为我国天地一体化信息网络的建设提供参考。
引言
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，是我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。
进入新世纪以来，信息已经深入到人们生活的方方面面，信息服务也成为了同水、电和交通等基础设施同等重要的社会基本公共服务，世界各国都把信息化建设作为重要的发展战略，如美国率先提出了“信息高速公路”、“数字地球”、“智慧地球”、“赛博空间”等概念和建设计划。通过“互联网+”行动计划，信息化网络的发展带动了传统产业结构调整和经济发展方式转变，促进了文化产业的繁荣，为“通达民意、汇集民智”提供了前所未有的便利条件，全面提升一个国家在全球的影响力。
近年来，我国信息网络建设日新月异，取得了可喜的成绩，截至2015年12月底，中国网民规模达6.88亿人，互联网普及率达到50.3%。一方面，我国已经基本建成了覆盖全国的地面网络，互联网和移动通信用户数量处于世界领先地位，但在服务覆盖范围、网络抗毁能力、应急保障能力及安全性上还不能满足国家经济快速发展、国家利益及安全保障的要求，已成为制约我国信息化建设后续发展的主要瓶颈。另一方面，天基信息设施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，可有效弥补地面网络的不足。我国航天技术发展取得了巨大成就，截至2015年12月底，我国在轨卫星数量已达150余颗，已经初步建成了通信中继、导航定位、对地观测等系统。但是，我国天基信息网、互联网、移动通信网发展很不平衡，呈现“天弱地强”的特征。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。在天地一体方面，目前天地网络缺乏统一规划和设计，尚未实现天地一体化的组网优势，无法形成天地一体的信息服务能力。
目前，天地一体化信息网络正处于从技术研究向工程建设过渡的关键时期，其工程建设存在系统复杂、规模庞大、建设周期长、投入巨大以及与现有网络兼容等诸多问题，本文通过总结国外相关系统的建设经验，提出了我国天地一体化信息网络的总体方案设想。
国外相关系统分析
经过多年的发展，国外已经建成了多个天地一体的信息网络系统，通过调研分析，大致可以归为三大类：天星地网、天基网络、天网地网。
(1)天星地网
天星地网是目前普遍采用的一种网络结构，包括“国际移动卫星”(Inmarsat)、“国际通信卫星”(Intelsat)、“宽带全球卫星通信”(WGS)等系统，其特点是天上卫星之间不组网，而是通过全球分布的地面站实现整个系统的全球服务能力。在这种网络结构中卫星只是透明转发通道，大部分的处理在地面完成，所以星上设备比较简单，系统建设的技术复杂度低，升级维护也比较方便。
“国际通信卫星”在轨飞行示意图
(2)天基网络
天基网络是另一种网络结构，典型的系统有“铱”卫星(Iridium)、“先进极高频”(AEHF)等，其特点是采用星间组网的方式构成独立的天基网络，整个系统可以不依赖地面网络独立运行。这种网络结构弱化了对地面网络的要求，把处理、交换、网络控制等功能都放在星上完成，提高了系统的抗毁能力，但由此也造成了星上设备的复杂化，导致整个系统建设和维护的成本较高。通过调研分析，我们发现这种单纯的天基网络结构从商业上来说并不算成功，主要是基于军事上对网络极端抗毁性的需求。
“下一代铱星”在轨飞行示意图
(3)天网地网
天网地网介于上述2种网络结构之间，以“转型卫星”(TSAT)计划为典型，其特点是天基和地面两张网络相互配合，共同构成天地一体化信息网络。在这种网络结构下，天基网络利用其高远广的优势实现全球覆盖，地面网络可以不用全球布站，但可以把大部分的网络管理和控制功能在地面完成，简化整个系统的技术复杂度。
3种网络架构中，天星地网架构技术比较成熟，是目前国外系统建设的主流选择，应用广泛，但受我国国情限制，在全球布站有现实的困难，所以难以采用这种架构;天基网络架构在安全性、抗毁性和独立性方面具有优势，但因为要考虑脱离地面独立运行，加重了对星上处理和星间信息传输能力的要求，导致技术复杂，系统的建设和维护成本高，商业上难以成功;天网地网架构通过天地两张网络的配合，充分利用天基网络的广域覆盖能力及地面丰富的传输和处理能力，大大降低了整个系统的技术复杂度和成本。
综合考虑之后，我们认为天网地网是比较适合我国国情的天地一体化信息网络的网络结构。在该天网地网架构中，空间网络既可作为独立系统存在，直接面向用户提供服务保障，也可作为地面网络的补充和增强，以弥补地面网络在覆盖范围、抗毁应急保障及机动保障能力上的不足。(来源|国际太空)
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