空间互联网技术发展现状及趋势研究

　　边文静 李胜楠
　　【摘 要】空间互联技术是互联网技术以及计算机应用技术发展的重要产物之一，空间互联网技术是定位导航系统的核心技术之一，在我国航空航天、航天检测、远洋航行等领域应用广泛。文章分析了我国空间网络技术的发展现状，在阐述我国空间网络技术研究成果的同时，探究我国空间网络技术的发展中遇到的问题以及未来的发展方向。旨在为我国空间技术的发展研究提供借鉴。
　　【关键词】空间互联网技术；计算机网络技术；网络管理技术
　　一、空间网络技术
　　空间网络技术是通过互联网技术以及计算机应用技术对空间中存在的信息进行收集、处理、分析并完成数据和信息传输功能一种数据处理技术。空间网络技术问世与1998年，是由美国航空航天实验室率先提出的研究项目。在几十年的不断发展中，空间网络技术从最开始的固定帧长，时分复用的通信技术逐步发展成为现在的可变包长，异步通信模式的网络技术。有效通讯范围从仅限地面范围内的通讯技术逐步发展为深空通信和星际通信。
　　二、我国空间网络技术发展现状和存在问题
　　（一）资源单一
　　空间网络技术与传统地面互联网相比最大的优势是其巨大的信息传输范围，空间网络技术彻底打破了传统地面网络技术数据传播的空间性地域限制，通过卫星作为网络节点。实现了全球范围内甚至星际范围内的网络覆盖功能，对航空航天的研究发展有重要的意义。但空间网络技术对与卫星节点过于依赖也成为了其发展的主要瓶颈之一，在空间网络体系内卫星是唯一网络节点，直接导致了空间网络系统资源单一，同时在卫星出现故障时空间网络系统会面临瘫痪无有效的应对措施，运行条件较为苛刻。同时空间网络系统的工作状态受卫星的位置和运行规律上下浮动。在卫星位置出现较大偏差时，空间网络系统的性能会受到严重影响，出现线路频繁断开，信息传递延迟高，错码率高等诸多问题，影响了空间网络系统各项功能的实现，同时对空间网络节点的过分依赖也导致空间网络系统的建设和使用成本过高，实用价值和推广可能降低。
　　（二）发展能力差
　　空间网络系统在完成从地面空间数据传播到全球网络覆盖和星际信息传播的发展和蜕变后遇到了新的瓶颈。空间网络系统需要对规模庞大的数据信息进行分析处理，这对其空间节点上使用的数据处理芯片性能有较高的需求，对芯片的信息存储容量和计算能力都有着苛刻的要求。目前符合上述标准的数据处理芯片较少。普遍存在数据处理芯片运行能力不足等问题。同时在卫星轨迹发生变化时，空间互联网的基础拓扑结构发生改变，导致空间互联网系统的性能出现较大波动，甚至断网。而由于卫星是空间互联网络的唯一网络接单，而卫星的轨道运行特点无法改变，导致空间互联网在提升系统运行稳定性发展上阻力较大。值得注意的是各国卫星系统各自独立，分别有自己的传输协议和管理办法，自成体系，导致不同国家卫星间的信息交互能力较弱甚至无法进行信息传递实现资源共享。综合应用效率过低。而实现不同国家直接间的卫星资源共享，建立全球一体化的网络空间系统不仅需要巨大的资金支持，还需要所有卫生国家和机构的准入，推广难度高，制约了空间网络技术的进一步应用和发展。
　　（三）传输可靠性低
　　空间网络系统与传统的地面互联网系统相比规模较大，系统组成复杂。包括空间爱你网络拓扑、卫星、链路和节点之间的相互关系、分层、结构、协议、数据流量的一系列的结构。空间网络系统运行时，空间设置在执行地面传达的动态操控命令时随意性较高，同时具备一定的不可控性。信息传输可靠性差。同时因超远的传输距离，空间网络系统的传输响应时间过高也导致信息传递的时效性不理想等问题的出现。
　　（四）安全性弱
　　受空间网络系统超大的跨地域、跨空间传输特点决定，空间网络传输系统信息传递路径较长，对信息传递过程的监管难度较高。在漫长的信息传递过程中，容易发生数据丢失、遭到窃听、受到干扰和网络攻击等诸多问题。影响了信息传递的安全。
　　三、空间互联网技术发展的趋势
　　（一）发展空间网络路由技术
　　对卫星空间网络节点的过分依赖是制约空间网络技术发展和完善的重要技术瓶颈之一，同时因受空间网络技术信息传递响应效率低、错码率高、传输距离过长等诸多T特点决定空间爱你网路路由技术发展阻力较大，所以解决上述问题，突破空间网络路由发展瓶颈是我国目前网络技术发展的主要方向。空间互联网系统的网路路由设备需要安装在卫星设备中。与传统地面互联网路由系统相比，路由设备安装空间要求苛刻，对路由设备以及交换设施的体积以及质量都有特定要求，受卫星载定能源限制，路由器需要在限定功率下运行，同时要是达到系统所需性能。同时星载設备的维护保养成本极高，这要求星载路由设备要优秀的自我检测和自我维护的功能。
　　（二）发展网络管理技术
　　空间互联系统庞大的网络覆盖范围导致其网络管理工作难度较高，技术需求严格。而网络管理的质量直接决定空间互联网系统运行可靠度以及各项功能的实现。因此网络管理技术的完善和升级是空间网络技术未来发展的核心技术之一。网络管理技术应分为地面网络管理和星载设备网络管理两个方向，其中地面网络管理技术应提升对空间网络的任务分配能力和信息管理能力。而星载设备的网络管理技术核心在监控、预测和警报系统上。要想充分实现空间互联网技术的各项功能，必须在网络管理技术方面取得对应突破。
　　（三）发展宽带通信技术
　　与传统地面互联网相比，空间网络打破了空间地域性限制，具有地面互联网无可比拟的功能和优势，但庞大网络覆盖范围也让空间互联网系统的通讯效率、宽带兆率、传输速度、信息安全性、解码率、错码率等指标远低于传统的地面互联网系统。上述问题是导致空间互联网技术发展和应用受到限制的核心问题之一，也是空间互联网技术发展的主要科研攻关方向。基于我国空间互联网建设现状，我国选择在通讯效率和通讯质量都较高的激光通信技术来作为空间互联网的主要通讯系统，同时受激光通讯的技术原理决定，激光通讯技术在信息传递过程中有着良好的抗干扰、忼截获性能。符合空间网络对传输系统安全性的迫切需求。
　　（四）加强安全防护措施
　　现阶段空间互联网技术仍处于不断的研究发展阶段，各项功能仅仅为初步实现，还需要的不断的完善发展才能最终达到技术研究预期效果。但安全问题是现阶段空间互联网技术弊端中较为显著和严重的一个。超远的传输距离导致空间互联网传递的信息极易被截获，信息安全保障低。作为信息传递作为主要功能的空间互联网技术如果无法保障信息传递的安全性，会导致系统的实用价值降低。
　　影响空间互联网信息传递安全的因素除了超远距离外，异构性、数据结构开放性都是导致信息安全受到威胁的因素之一。制定保障空间互联网各项功能完整实现的同时，信息安全也能得到有效保障的网络安全解决措施，是目前空间互联网安全工作的研究重点。应从体系结构、安全路由、安全链路等三个角度出发。首先应优化网络拓扑结构，对空间啊我那个落采用移动性管理技术，其次应制定功能和安全更加全面的需求性路由协议。最后应进一步加强身份密码制度的管理。采用分层密钥制度，对信息的阅览权限进行严格区分，对重要信息应采取多身份共同识别。
　　【参考文献】
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