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衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)——構(gòu)建天地一體化網(wǎng)絡(luò)新時代 
定 價：128 元 叢書名：網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵技術(shù)叢書
9 7 4 8 2 7 0 1 4 2 0 1 5  本書首先介紹我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策及其發(fā)展態(tài)勢，分別從中央、部委、�。ㄖ陛犑校┱畬用娼庾x政策/文件，分析衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)所面臨的發(fā)展機遇；然后對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、通信協(xié)議選取和軟件、硬件的技術(shù)要求提出規(guī)劃，給出了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的設(shè)計發(fā)展思路，為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件、軟件、協(xié)議、存儲控制和拓?fù)湓O(shè)計形式提供了標(biāo)準(zhǔn)；接下來，從衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)及安全防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，從天基、地基、邊緣和安全四個方面對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；后，從衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游三個層面對產(chǎn)業(yè)模式和應(yīng)用前景進(jìn)行了深入剖析，探討了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)本身存在的安全問題、衍生安全問題，提出了對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考。 本書主要面向衛(wèi)星通信、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、空間信息網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的從業(yè)者和分析師，也適合高等院校電子、通信專業(yè)的師生閱讀和參考。 鄔賀銓院士作序力薦！ 立足現(xiàn)狀，全面研究衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、融合和規(guī)劃。 注重應(yīng)用，深入探索衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)場景和模式。 面向未來，詳細(xì)剖析衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)、技術(shù)和防護(hù)。 不僅適合從事衛(wèi)星通信、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、空間信息網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的從業(yè)者和分析師等閱讀，也適合高等院校電子、通信專業(yè)的師生閱讀和參考。 序 衛(wèi)星通信由位于地球靜止軌道衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器控制，在地球上相距數(shù)千千米的地球站間架設(shè)通信信道。衛(wèi)星并不直接連接用戶，衛(wèi)星通信僅起到信道中繼作用，或者說只是嵌入地面網(wǎng)絡(luò)中的一段空中鏈路。地球靜止軌道衛(wèi)星至少需要3顆才能覆蓋全球，這3顆衛(wèi)星可以各自覆蓋一定區(qū)域，但要實現(xiàn)全球互通，則需要跨區(qū)域的衛(wèi)星地球站通過地面光纖傳輸系統(tǒng)互聯(lián)。從這個意義上說，衛(wèi)星通信總是需要天地互聯(lián)的。 低軌道衛(wèi)星的出現(xiàn)使地面的車載終端、背負(fù)終端，甚至手持終端都能直接上星，但這些軌道上的衛(wèi)星相對于地面是運動的，特定的某顆衛(wèi)星不會總處于某個地面位置的上空，因此往往需要部署數(shù)量較多的衛(wèi)星才能使特定地區(qū)的用戶持續(xù)地獲得服務(wù)。這些協(xié)作工作的衛(wèi)星群稱為衛(wèi)星星座，其數(shù)量取決于軌道的高度。衛(wèi)星間可以通過地球站和地面鏈路互聯(lián)，也可以通過星間激光鏈路互聯(lián)，或者通過中軌道衛(wèi)星或靜止軌道衛(wèi)星橋接。多星互聯(lián)實現(xiàn)了衛(wèi)星組網(wǎng)。不過，低軌道衛(wèi)星目前的工作頻段是Ka和Ku頻段，未來可能還會使用V頻段與地面通信，因衛(wèi)星通信與Wi-Fi信號及地面移動通信使用不同頻段，所以低軌道衛(wèi)星需要配備相應(yīng)頻段的專用地面終端才能接收信號。 地面互聯(lián)網(wǎng)（即傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)）的快速發(fā)展與普及催生了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的概念�，F(xiàn)在往往將衛(wèi)星鏈路能夠連接到地面互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)看作衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，這一認(rèn)識相當(dāng)于把衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)追溯到與地面互聯(lián)網(wǎng)的誕生幾乎同期。美國太空探索技術(shù)公司積極推進(jìn)SpaceX項目，計劃發(fā)射4.2萬顆衛(wèi)星并組成星鏈系統(tǒng)，據(jù)稱其平均下載速度可達(dá)80 Mbps，借助衛(wèi)星可將互聯(lián)網(wǎng)覆蓋到全球，為當(dāng)前地面網(wǎng)絡(luò)尚未覆蓋的區(qū)域的消費者、企業(yè)和政府提供高速寬帶服務(wù)，可形成一個與地面互聯(lián)網(wǎng)重疊的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。目前，國內(nèi)外都有一些類似衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的項目在規(guī)劃或?qū)嵤�。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中的每顆衛(wèi)星都相當(dāng)于一個移動通信基站，除有轉(zhuǎn)發(fā)功能外，還可以有路由或交換功能。 近年來，天空地一體化或天地一體化衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成為熱詞，人們對6G設(shè)想的主要目標(biāo)之一也是天地一體化，不過人們對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)一體化內(nèi)涵的理解尚未取得共識。如果一體化要求衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)采用現(xiàn)有地面互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議，則在實現(xiàn)上將面臨不少挑戰(zhàn)，因為當(dāng)衛(wèi)星鏈路時延較高時，如果仍采用TCP/IP，則效率將受影響，除非開發(fā)出一種既適合地面互聯(lián)網(wǎng)，又能夠?qū)πl(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化的通用協(xié)議；如果將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面互聯(lián)網(wǎng)集中運營管理看作一體化，雖實現(xiàn)難度并不大，但效果并不顯著。關(guān)于天地一體化的目標(biāo)與實現(xiàn)方式還需要認(rèn)真研究。我國《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中明確提出打造全球覆蓋、高效運行的通信、導(dǎo)航、遙感空間基礎(chǔ)設(shè)施體系，可見全球覆蓋和高效運行是天地一體化的基本要求之一。 本書雖然對天地一體化的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)未給出明確的定義，但將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)放在未來天地一體化網(wǎng)絡(luò)新時代中研究其技術(shù)與應(yīng)用，研究了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面網(wǎng)絡(luò)、4G/5G、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈、量子計算、無人機、邊緣計算等的融合，詳細(xì)介紹了衛(wèi)星通信技術(shù)與組網(wǎng)技術(shù)。本書不僅研究技術(shù)，而且討論了應(yīng)用領(lǐng)域、行業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)模式等，內(nèi)容涵蓋網(wǎng)絡(luò)研究、設(shè)計、開發(fā)、建設(shè)、運營、服務(wù)與業(yè)務(wù)開發(fā)等方面，對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了較為全面的解讀。中國的地面網(wǎng)絡(luò)相對發(fā)達(dá)，但在海外可落地的網(wǎng)絡(luò)是短板，中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在政策與應(yīng)用模式上都有自身的特點。希望本書的出版能引發(fā)更多讀者對發(fā)展有中國特色的、自主可控的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的思考，加大創(chuàng)新力度，推進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟、社會生活和國家安全。 中國工程院院士 鄔賀銓 前 言 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)主要依托天基衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)和地基互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，不受地形和地域限制，極大地拓展了地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋邊界，可實現(xiàn)全球范圍的互聯(lián)網(wǎng)無縫連接，向終端用戶直接提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，是繼有線互聯(lián)、無線互聯(lián)之后的第三代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，是新一代通信基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的必然趨勢，將直接影響國家網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與應(yīng)用，直接影響國家戰(zhàn)略安全。同時，由于衛(wèi)星軌道和頻譜資源有限，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還關(guān)乎國家安全和空間主動權(quán)，具有重要的戰(zhàn)略意義。 2020年4月，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)成為了國家戰(zhàn)略性工程，首次被國家發(fā)展和改革委員會（以下簡稱國家發(fā)改委）列入新型基礎(chǔ)設(shè)施范圍，是我國天地一體化信息系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將與新一代地面通信系統(tǒng)（5G）、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等深度融合，形成天空地一體化網(wǎng)絡(luò)體系。目前，國外已進(jìn)入小衛(wèi)星密集部署階段，而中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)還處于早期探索階段，衛(wèi)星批量化制造、星間組網(wǎng)、星座運營控制、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和星間鏈路設(shè)計等問題還沒有完全解決，與國外尚存在一定差距。 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)面向國家重大戰(zhàn)略需求，是未來網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。在國際衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展所帶來的激烈競爭情形下，2021年4月28日，中國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)集團有限公司正式成立，這標(biāo)志著我國要通過中央企業(yè)來建設(shè)、運營自己的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，并以此來牽引整個產(chǎn)業(yè)鏈的整合和發(fā)展。本書從全面解讀國家相關(guān)政策/文件入手，對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了頂層規(guī)劃設(shè)計，從天基、地基、邊緣和安全四個方面深度剖析了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，隨后給出了對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考。 本書由申志偉統(tǒng)籌設(shè)計和組織編寫，張尼負(fù)責(zé)總體指導(dǎo)，全書分為4篇，共15章。朱肖曼負(fù)責(zé)第1篇的編寫，申志偉負(fù)責(zé)第2篇的編寫，王翔負(fù)責(zé)第3篇的主體編寫和統(tǒng)稿工作，薛繼東負(fù)責(zé)第3篇的總體指導(dǎo)，許鳳凱和吳云峰負(fù)責(zé)第11章的編寫，高松林、郭爍負(fù)責(zé)第4篇的編寫。 第1篇（第1～4章）：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)政策/文件及發(fā)展態(tài)勢解讀，分別從中央、部委、�。ㄖ陛犑校┱齻�層面對政策/文件進(jìn)行詳細(xì)解讀，闡述衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)所面臨的發(fā)展機遇及與創(chuàng)新技術(shù)的融合，總結(jié)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀。 第2篇（第5～7章）：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)頂層規(guī)劃設(shè)計，從頂層設(shè)計的角度出發(fā)，對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、通信協(xié)議選取和軟件、硬件的技術(shù)要求提出規(guī)劃，給出了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的設(shè)計發(fā)展思路，為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件、軟件、協(xié)議、存儲控制和拓?fù)湓O(shè)計形式提供參考標(biāo)準(zhǔn)。 第3篇（第8～11章）：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)剖析，從天基、地基、邊緣和安全四個方面，對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)闡述和方案設(shè)計。 第4篇（第12～15章）：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考，全面分析了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)上、中、下游產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀，深入剖析了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)模式和應(yīng)用前景，后提出了對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些思考。 本書的編寫得到了國務(wù)院政府特殊津貼獲得者、載人航天測控通信系統(tǒng)專家祝轉(zhuǎn)民博士的全程指導(dǎo)，在此表示由衷的感謝；參與科技部天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)重大項目的密碼專家宋寧寧博士也給本書提出了非常寶貴的建議，在此致以誠摯的謝意。另外，感謝電子工業(yè)出版社李樹林編輯的大力支持和極其認(rèn)真、細(xì)致的工作。 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)屬于新興領(lǐng)域且覆蓋面非常廣泛，所涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)仍在研發(fā)攻關(guān)階段，產(chǎn)業(yè)模式還有待進(jìn)一步明晰，因此書中難免存在不當(dāng)之處，敬請讀者諒解，并給予寶貴意見。 編著者 申志偉，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所規(guī)劃科技處副處長（主持工作），工學(xué)博士，正高級工程師，高級經(jīng)濟師，北大核心期刊計算機及通信類評審專家，重慶郵電大學(xué)、燕山大學(xué)碩士研究生企業(yè)導(dǎo)師。多次獲得省部級獎項，曾擔(dān)任聯(lián)通云公司中心主任，政務(wù)云團隊負(fù)責(zé)人，主要研究方向為云計算、網(wǎng)絡(luò)安全、人工智能、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品研發(fā)等。 張尼，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所所長，博士后，正高級工程師，多次獲得省部級獎勵、入選2014 年工信部軟件與集成電路人才計劃，獲2017年度軍工行業(yè)信息安全工作先進(jìn)個人；同時擔(dān)任中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟副組長，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團科技委專家。 王翔，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所規(guī)劃科技處項目主管，工學(xué)博士，清華大學(xué)博士后，主要研究內(nèi)容為新一代通信和信息技術(shù)領(lǐng)域研究，推動國家、省市重大科研項目申報。 薛繼東，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所網(wǎng)絡(luò)安全所所長，工程碩士，高級工程師，曾長期在某部隊服役，主要研究方向為信息處理、高性能計算、網(wǎng)絡(luò)安全等，獲得軍隊級科技進(jìn)步成果一等獎項3項。 朱肖曼，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所規(guī)劃科技處處長助理，工學(xué)碩士，高級工程師，主要研究方向為網(wǎng)絡(luò)安全、通信網(wǎng)絡(luò)等，獲省部級獎項7項。 高松林，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所規(guī)劃科技處項目主管，法學(xué)博士，主要研究方向為通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。 許鳳凱，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所網(wǎng)絡(luò)安全所副所長，工學(xué)博士，高級工程師。 吳云峰，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所副總工程師，工程碩士，正高級工程師，中國能源研究會智能發(fā)電專業(yè)委員會委員，曾被評為第二十屆北京市優(yōu)秀青年工程師。 郭爍，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司第六研究所規(guī)劃科技處市場主管。 第1篇 導(dǎo)論篇
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