1、基于空天車地信息一體化的軌道專用網絡技術1、研究空天車地立體環境下的信號傳輸機理，突破空間大范圍、長距離寬帶通信技術（1）研究空、天、車、地立體環境下的傳輸機制和傳輸原理，確定適合軌道交通安全保障的專用網絡架構。（2）研究不同通信基站的大范圍、長距離通信技術，實現一體化專用網絡的高覆蓋、大帶寬及分層通信。（3）研究專用網絡內衛星、平流層飛艇、無人機、列車及地面基站間的通信方式，確定高可靠通信協議與通信制式。（4）研究專網在不同應用場景下，通過對組網方式、傳輸協議等軟硬件技術綜合優化傳輸性能，有效提高專網信息傳輸的穩定性、魯棒性及使用壽命等。大家可以看見每個任務下可能有若干個小技術點，用（1）、

2、（2）標明。每個小技術點按照“大致分析每個內容中的技術難點，然后看看現有解決技術手段有哪些？株洲所是否具備技術基礎、是否能對該問題進行研究或解決？株洲所不具備的話哪些公司過高校可能具備？”的思路，寫個兩三百字即可。任務緊急，麻煩大家按照規定的時間提交，謝謝，記得解密！研究空天車地立體環境下的信號傳輸機理，突破空間大范圍、長距離寬帶通信技術；1、研究空天車地立體環境下的信號傳輸機理，突破空間大范圍、長距離寬帶通信技術技術難點：天地一體化存在多個問題：A， 拓撲結果是動態變化的；鏈路誤碼率高、鏈路切換不可預知、路由時間有限、鏈路傳輸時延長；B， 網絡存在物理環路：子網是網狀結構、星座間存在著多路徑

3、傳輸的問題、存在物理環路；C， 計算能力有限：需要宇航級的芯片處理能力、處理能力有限、存儲能力有限；D， 間距較遠，易受干擾：上下不對稱、傳輸時延大、易受外界干擾、安全威脅和攻擊大。對于網絡協議體系，是采用IP交換還是采用其他的交換方式，不僅要考慮現有的系統，更重要的是要兼顧未來的發展，傳輸協議，路由協議和接入機制都要進行有針對性的設計和開發。目前，天地一體化網絡路由協議正處于“百家爭鳴”階段，普適性較差；現有傳輸協議主要面向深空段、空間段或鄰近空間段的星際間或星地間通信。針對未來大量用戶的按需接入機制還沒有一個完整的解決方案。安全問題同樣重要。“從網絡的物理層到應用層，天地一體化網絡都存在安

4、全隱患，并呈現出與地面網絡不同的安全特征，信息安全保障的任務艱巨。”劉立祥對記者說，天地一體化網絡的無線傳輸特性、復雜組網結構、軟硬件設計和實現缺陷、空間環境惡劣等特點，使得它更容易受到竊聽、假冒、信息重放、物理損傷等手段的攻擊和破壞。此外，由于地面設備、衛星和其他航天航空設備距離較遠，相互之間通信時延較大，通信鏈路也容易受到來自外界的干擾（如宇宙射線、電磁信號等），可能會加大信號傳輸中的錯誤率。光通信技術的發展，為綜合傳送各種業務信息提供了必要的帶寬和傳輸質量1）、需要研究空、天、車、地立體環境下的傳輸機制和傳輸原理，確定采用何種適合軌道交通安全保障的專用網絡架構；現有的技術手段:現有的技術

5、手段是，這個是重點，我需要在這個方面重點調研一下，比如采用*傳輸方法，導致*；第二:這是基礎、研究，株洲所在基礎研究上面非常薄弱，以前就沒有專門的研究過。只是拿來進行實踐。所以最好說不行，否則誰來搞？株洲所在這個方面技術儲備非常少，正在起步和積累階段，如果投入足夠的人力和資源，可以對該問題進行研究和解決。株洲所不具備的，航天科技有限公司具備該項基礎，此為基礎技術研究，需要長時積累，我司可以通過發揮我們的專長：網絡控制方法，列車實時傳輸協議等方案，推薦與第三方機構進行合作。可以合作的單位有: 一：中國航天科技集團公司第五研究院第五O三研究所（航天恒星科技有限公司），其已經建立天地一體化信息技術國

6、家重點實驗室；二：北京航空航天大學 電子信息工程學院現有技術:我國天地一體化天基與地基信息網絡1天地一體化天基與地基通信網絡天地一體化天基與地基通信網絡即天地一體化衛星通信網與地面通信網。衛星通信網與地面通信網一體化即為彼此綜合或融合，它是通信網的重要發展方向，其典型綜合示例如圖4所示。國際電聯（ITU）對移動衛星通信業務與地面移動通信業務IMT2000（International Mobile Telecommunication-2000)的綜合，根據衛星系統與地面系統之間實現綜合的程度不同，把綜合劃分為五個層次：第一層為地理綜合；第二層為業務綜合；第三層為網絡綜合；第四層為設備綜合；第五層

7、為系統綜合。圖4 衛星通信網與地面通信網綜合示意圖衛星通信網與地面通信網綜合，促使天地一體化通信網發展。隨著衛星固定業務、衛星移動業務、衛星廣播業務三種業務融合，地面電信網、互聯網和有線電視網三網融合，各種衛星通信網與各種地面通信網互聯互通，各個國家之間通信網互聯互通，未來的通信網，將是一個包括地下的光纜，地面的微波中繼和蜂窩移動通信，低軌道、中軌道以及靜止軌道的通信衛星系統組成的服務于全球的綜合通信網。它們之間既可以單獨組成通信系統，又可以在不同系統間互聯互通，最后構成全球無縫覆蓋的天地一體化的海、陸、空、天共用的能夠提供各種帶寬和多種業務的全球綜合通信網。2天地一體化天基與地基遙感網絡包含

8、天、空、地的各種平臺和各種遙感傳感器資源的融合構想示例見圖5。此圖是天、空、地一體化的地球空間信息智能傳感器網絡(Geoinfo-Sensor-Web, GSW)。智能傳感器是具有信息處理、環境適應和自我修復功能的傳感器，可采集、處理、交換信息，并自動恢復受環境影響而降低了的感知性能。智能傳感器一般與微處理器和無線發送裝置集于一體，稱作無線網絡傳感器節點。節點一般置于觀測對象的附近，或與觀測對象直接接觸，甚至埋于感興趣觀測對象當中。圖5 地球空間信息智能傳感器網絡架構GSW的天、空、地協同式骨干網絡包括5層感知網絡平臺：太空平臺，由遙感衛星和衛星地面接收站組成，衛星含各種光學、微波、紅外的對地

9、影像獲取傳感器或重力、磁力、大氣、電離層的傳感器；高空平臺，由平流層氣球組成，含所需的光學、微波、紅外等傳感器載荷和定位及通信裝置；中空平臺，由載人航空攝影測量和航空大地測量設備組成，含通信裝置和時空、姿態傳感器；低空平臺，由無人機裝載的攝影測量、工程測量和大地測量設備組成，也含通信設備和時空、姿態傳感器；地基平臺，由CORS（Continuously Operating Reference Stations)網與各種專業的智能傳感網以及地面地理域情智能傳感網組成，近地或就地感知地理域情信息，它是地球空間信息智能傳感網的地基基礎設施。上述每一種傳感網絡平臺都有自己的智能化數據處理中心，這些處理

10、中心實現互聯、互通、共享互操作，向用戶提供“所要即所得”的服務。其次是光通信技術的發展，為綜合傳送各種業務信息提供了必要的帶寬和傳輸質量；最后最重要的是TCP/IP協議的普遍采用，使得以IP為基礎的業務都能在不同的網上實現互通。于是，形成了以寬帶IP網絡即互聯網為基礎三大網絡融合。本文以保障數據可靠傳輸為前提,以大范圍持續性中繼通信為應用,針對空天信息網絡的特點和信息傳輸需求,在網絡層面進行數據傳輸策略的研究。重點針對網絡正常運行時的數據可靠轉發和網絡資源優化,以及突發狀況時的網絡維護等問題設計相應策略,為空天信息網絡實現可靠、高效的數據傳輸提供解決方案。本文的主要工作和貢獻包括以下幾個方面:

11、(1)為保障空天信息網絡數據的可靠轉發,針對網絡高動態特點,設計了空天信息網絡的總體路由策略。本文根據網絡中各類節點的特點建立了空天信息網絡的體系結構模型,明確了數據傳輸過程中各類節點的功能和任務,并對網絡特點進行了詳細分析。針對空天信息網絡的特點,確定了總體路由機制。在此基礎上針對網絡拓撲的動態變化,尤其是高動態用戶的位置變化,提出了路由轉發策略。在路由轉發策略中,通過網絡地址和包頭的設計以及用戶位置查詢方法,實現用戶高速移動情況下路由的快速建立,并通過路由維護策略保證用戶頻繁切換時數據轉發的可靠性,為高動態環境下的數據轉發提供了總體的技術框架。(2)為實現對業務需求的保障和網絡資源的優化利用,對網絡路由協議進行了優化設計。本文在分析網絡業務類型和網絡資源的基礎上,提出了跨層資源優化模型,明確了網絡各層協議的協作和信息共享方式。然后針對網絡資源受限、網絡狀態動態變化和業務多樣等特點提出了基于跨層資源優化的 QoS路由協議。該協議設計了網絡狀態信息庫、各類業務的路由協議優化模型以及計算優化路徑所需的路由算法,根據應用層提供的業務類型、QoS需求以及應用層、鏈路層共同提供的網絡狀態信息進行路由的優化。在數據可靠轉發的基礎上,提高了數據傳輸效率。(3)為提高 TCP業務的傳輸效率,優化利用瓶頸鏈路資源,對 TCP擁塞控制方法進行了優化。本文結合 TCP原理和空天信息網絡特點,對