1.2 天地一体化信息网络的溯源和演进

天地一体化信息网络自提出至今，按空间覆盖范围从小到大来划分，主要有3种，即天基系统自身天地一体化信息网络、空天地一体化信息网络和太阳系天地一体化信息网络，也可依次称为小、中、大天地一体化信息网络。

1.2.1 天地一体化信息网络溯源

早期的天地一体化信息网络主要是指天基信息网络中的通信、导航、遥感三大应用系统组成的天地一体化信息网络，即近地空间域内的天地一体化信息网络。

自20世纪60年代中期全球首个卫星通信系统——国际卫星通信系统（也是全球首个卫星应用系统）诞生至今，三大应用系统天地一体化的含义通常有两种：一种是单个天基信息网络（如卫星通信网）自身的空间段（如通信卫星有效载荷）与地面段（如各种通信地球站和用户站组成的应用系统）通过星地链路构成天地一体化信息网络；另一种是单个天基信息网络（如卫星通信网）与地基信息网络（如地面通信网）通过信息或业务融合、设备综合、网络互联互通方式构成天地一体化信息网络。天地一体化信息网络中信息网络的含义通常有两种：一种是该网络至少包含通信、导航、遥感三大天地一体化信息网络中的任意两种，且其间有一定程度的综合或融合；另一种是该网络只是通信、导航、遥感三大天地一体化信息网络中的任意一种信息网络。前者可称为天地一体化综合信息网络；后者可直接称为天地一体化通信网络、天地一体化导航网络或天地一体化遥感网络。

1.2.2 天基系统自身天地一体化信息网络

2000年，《中国的航天》白皮书中提出了远期（之后二十年或稍后的一个时期）空间基础设施发展目标：“按照国家整体规划，建成多种功能和多种轨道的、由多种卫星系统组成的空间基础设施；建成天地协调配套的卫星地面应用系统，形成完整、连续、长期稳定运行的天地一体化网络系统。”

2015年，《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015—2025年）》也提出了“坚持天地一体化发展，空间系统与地面系统同步规划、同步研发、同步建设、同步使用，优化卫星载荷配置与星座组网，合理布局地面系统站网与数据中心，加强应用支撑服务能力和业务应用能力建设，提升系统整体效能”的发展原则。

《2016中国的航天》白皮书中又提出了未来五年空间基础设施的主要任务：“提升卫星系统水平和基础产品能力，构建形成卫星遥感、卫星通信广播、卫星导航定位三大系统，建设天地一体化信息网络，基本建成空间基础设施体系，形成连续稳定的业务服务能力，促进卫星及应用产业发展。”

以上3份文件中提到的天地一体化信息网络显然是指通信、导航、遥感三大天基系统的空间段与地面段组成的天地一体化信息网络，即通信、导航、遥感三大天基系统自身的天地一体化信息网络。

本书将分章介绍国内外卫星通信系统、卫星导航系统、卫星遥感系统等的建设和发展状况，主要介绍它们各自（空间段与地面段）的天地一体化信息网络的建设和发展状况。

1.2.3 空天地一体化信息网络

2016年，我国颁布的《“十三五”国家信息化规划》中明确要求建设陆海空天一体化信息基础设施，建立国家网络空间基础设施统筹协调机制，推动信息基础设施建设、应用和管理；加快空间互联网部署，整合基于卫星的天基网络、基于海底光缆的海洋网络和传统的陆地网络，实施天基组网、地网跨代，推动空间与地面设施互联互通，构建覆盖全球、无缝连接的天地空间信息系统和服务能力；持续推进北斗卫星导航系统建设和应用，加快构建和完善北斗导航定位基准站网；积极布局浮空平台、低轨卫星通信、空间互联网等前沿网络技术；加快海上和水下通信技术的研发和推广，增强海洋信息通信能力、综合感知能力、信息分析处理能力、综合管控运维能力、智慧服务能力，推动智慧海洋工程建设。为落实此重大项目，《“十三五”国家信息化规划》还提出了建设“陆海空天一体化信息网络工程”。

以上要求建设的陆海空天一体化信息基础设施显然是包含空基、天基与地基（陆基与海基）的一体化信息网络，即空天地一体化信息网络。

由以上文件阐述的天地一体化信息网络可知，该天地一体化信息网络的空间覆盖范围包括地球全覆盖的天基、空基与地基（陆基与海基）信息网络，未包括深空信息网络；业务覆盖范围包括通信、导航和遥感等应用系统。

1.2.4 太阳系天地一体化信息网络

1.太阳系互联网架构

为了实现深空探测任务中科学探测数据的有效传输和可靠的测控通信支持，美国国家航空航天局（NASA）提出了太阳系互联网，其也称为行星际互联网。其体系架构如图1-3所示。

由图1-3可知，行星际互联网由骨干网、接入网、行星网和地球网组成。其中，行星网又称为行星区域网，由行星卫星子网和行星表面子网组成。

2.太阳系天地一体化信息网络

由图1-3可知，地球作为太阳系行星之一，在行星际互联网中是一个行星区域网。以地球为中心的行星区域网正是我们研究和构建的空天地一体化信息网络。此外，更重要的是，与其他行星相比，人类居住的地球永远是深空信息网络的通信与导航基础设施的主要布设区域，是行星际互联网全网的管理与服务中枢。

太阳系天地一体化信息网络是以地基信息网络和天基信息网络为基础、以深空信息网络为主体的天地一体化信息网络。此网络即图1-3所示的行星际互联网。