天地一体化信息网络应用服务概论

天地一体化信息网络是由天基信息网络、空基信息网络与地面信息网络等组成的一体化空间信息网络，贯穿海洋远边疆、太空高边疆、网络新边疆。天地一体化信息网络应用服务系统是基于天地一体化信息网络，开展数据承载、汇聚、管理、处理和时空信息服务的系统，推动各行各业数字化、网络化、智能化发展的具体落地应用。本书介绍天基信息服务的概念、发展历程以及发展趋势，并简要介绍天地一体化信息网络应用服务系统与天地一体化信息网络的关系，详细介绍应用服务系统的任务、能力要求、设计方法、体系架构与系统组成、天地一体化信息网络的服务类型，应用服务系统应用终端、地面信息港、应用服务模式、数据管理，以及应用服务系统可开展的应用。每个层面对相关概念、关键技术进行了深入介绍，之后对未来技术演进、应用生态进行了展望。
本书适合卫星通信、地面移动通信以及开展导航、遥感、地理信息等时空信息服务应用的交通、农业、应急、航空、海洋、信息普惠等领域的从业人员，相关专业的高等院校师生，以及需要了解信息产业等相关领域的读者阅读。

郑作亚
博士，研究员级高 级工程师，主要从事空间信息服务、卫星导航定位、空间大地测量与地球动力学、卫星应用、空间飞行器精密定轨等研究。先后牵头主持了国家科技创新、863计划、国家自然科学基金等国家/省部级项目十余项，获得省部级奖五项，授权及受理发明专利十项，软件著 作四项，出版专著三部，发表论文一百余篇。

梅强
研究员级工程师，主要从事我国航天任务与重大专项的应用系统总体设计等研究，曾负责多项国家/省部级重大工程的信息通信总体设计，获得国防科学技术进步奖一等奖一项、二等奖七项及多项国家发明/国防专利。

仇林遥
博士，高 级工程师，主要从事卫星应用、卫星数据处理、时空信息服务技术研究与综合论证等研究。发表相关论文十余篇，授权及受理发明专利四项，软件著 作四项。

柳罡
博士，高 级工程师，主要从事航天电子、空间信息处理、人工智能、大数据等研究。发表学术论文二十余篇（其中SCI/EI十余篇），授权及受理发明专利五项。

李彦骁
主要从事卫星互联网需求及应用、民用航空电子系统等研究。发表SCI/EI论文 十余篇，授权发明专利二项。

李黔湘
高 级工程师，主要从事时空信息服务、遥感在资源环境应用、标准制定等研究。获得省部级奖一项，省部级学会奖三项，授权及受理专利四项，软件著 作 四项，发表论文三十余篇，编制企业标准三项 , 出版著 作二部。

肖飞
博士，高 级工程师，主要从事航天信息系统总体设计、需求研究等。授权及受理专利九项，出版著 作一部。

作为阐述天地一体化信息服务的论著，本书归纳总结了该领域的新态势和发展趋势，分析了服务任务、服务系统架构、数据管理、服务模式、应用端、通 用服务、典 型应用等系全流程时空数据应用服务工作，并以地面信息港原型系统为例进行了时空数据应用服务详细介绍，给出了主要关键技术实施途径，对相关领域科技创新和工程实施均具有很强的指导性。
本书紧扣我国目前相关领域重大项目、重大工程研制和建设进程，反映了我国在该领域的发展思路、技术路线以及未来规划，为读者系统性了解我国该领域相关情况提供了途径。

第 1章 绪论 001
1．1　概念内涵　003
1．1．1　信息系统与应用服务　003
1．1．2　天基信息系统与天基信息服务　003
1．1．3　天地一体化信息网络应用服务　004
1．2　发展历程　005
1．3　国内外发展现状及主要系统介绍　010
1．3．1　发展现状综述　010
1．3．2　通信卫星应用服务系统　012
1．3．3　导航卫星应用服务系统　014
1．3．4　遥感卫星应用服务系统　019
1．4　发展趋势　023
参考文献　026

第　2章 天地一体化信息网络系统简介　029
2．1　系统组成　030
2．2　网络架构　032
2．3　传输组网　034
2．3．1　传输技术　034
2．3．2　组网技术　036
2．4　应用服务　039
2．4．1　概念　039
2．4．2　功能　040
2．4．3　组成　042
2．5　安全防护　042
2．5．1　概念　042
2．5．2　功能　044
2．5．3　组成　045
2．6　运维管控　046
2．6．1　概念　046
2．6．2　功能　047
2．6．3　组成　048
参考文献　051

第3章　应用服务系统　053
3．1　系统任务　054
3．2　系统要求　058
3．2．1　全球覆盖　058
3．2．2　随遇接入　059
3．2．3　按需服务　060
3．2．4　安全可信　061
3．3　系统能力要求　062
3．4　系统设计方法　065
3．4．1　设计原则　067
3．4．2　设计思路　067
3．4．3　技术体系设计　067
3．5　系统组成　070
3．5．1　体系架构　071
3．5．2　系统组成　071
3．5．3　应用终端　073
3．5．4　地面信息港　075
3．6　接口设计　076
参考文献　077

第4章　网络服务类型　079
4．1　通用服务能力分类　080
4．2　移动通信服务　080
4．2．1　基本概念　080
4．2．2　主要能力指标及应用流程　080
4．3　宽带接入服务　082
4．3．1　基本概念　082
4．3．2　主要能力指标及应用流程　082
4．4　天基物联服务　084
4．4．1　基本概念　084
4．4．2　主要能力指标及应用流程　084
4．5　天基监视服务　085
4．5．1　基本概念　085
4．5．2　主要能力指标及应用流程　086
4．6　天基中继服务　087
4．6．1　基本概念　087
4．6．2　主要能力指标及应用流程　087
4．7　导航增强服务　089
4．7．1　基本概念　089
4．7．2　主要能力指标及应用流程　090

第5章　应用端　091
5．1　应用端技术发展历程　092
5．1．1　国外L频段卫星通信终端发展情况　092
5．1．2　国外Ka频段卫星通信终端　095
5．1．3　国内L频段卫星通信终端　096
5．1．4　国内Ka频段卫星通信终端　096
5．2　应用端型谱及发展演进　097
5．3　通用终端设计方法　100
5．3．1　L频段手持通用终端　100
5．3．2　L频段便携通用终端　104
5．3．3　Ka频段便携通用终端　108
5．3．4　Ka频段车载通用终端　116
5．3．5　三化设计　119
5．3．6　自主可控　121

第6章　地面信息港　125
6．1　概念内涵　126
6．1．1　港口的概念　126
6．1．2　信息港的概念　126
6．1．3　地面信息港概念　127
6．2　基本特征与功能定位　128
6．2．1　基本特征　128
6．2．2　功能定位　130
6．3　技术架构与系统组成　131
6．3．1　技术架构　131
6．3．2　系统组成　135
6．4　服务能力　136
6．4．1　网络业务服务　137
6．4．2　云资源服务　137
6．4．3　数据产品服务　137
6．4．4　算法模型服务　140
6．4．5　行业综合服务　141
6．5　服务类型　141
6．5．1　超市服务模式　143
6．5．2　实验室服务模式　144
6．5．3　工场服务模式　145
6．6　运维与安全　146
6．6．1　运维管理　146
6．6．2　安全保密　147
6．7　标准体系建设　149
6．7．1　基本概念　149
6．7．2　地面信息港标准体系作用　149
6．7．3　地面信息港标准体系框架　150
参考文献　152

第7章　应用服务模式　155
7．1　服务模式基本概念　156
7．2　天地一体化信息网络的服务模式　157
7．3　信息应用服务模式　159
7．3．1　推送服务模式　160
7．3．2　在线共享服务模式　165
7．3．3　协同服务模式　170
7．4　网络应用服务模式　176
7．4．1　面向骨干网应用模式　177
7．4．2　面向接入网应用模式　177
7．4．3　面向地基节点网应用模式　182
7．4．4　通用网络业务流程　183
参考文献　185

第8章　数据管理
8．1　概述
8．2　数据资源分类
8．2．1　通信数据
8．2．2　导航授时数据
8．2．3　遥感数据
8．2．4　互联网数据
8．2．5　物联网数据
8．2．6　用户数据
8．2．7　社会经济数据
8．3　数据接入方式
8．3．1　骨干网接入
8．3．2　接入网接入
8．3．3　节点网接入
8．4　数据管理现状
8．4．1　天基节点数据的地面存储与管理
8．4．2　天基节点数据的在轨存储与管理
8．4．3　面临的问题与挑战
8．5　分布式云存储与管理
8．5．1　设计要求
8．5．2　天基节点与地基节点数据存储方案
8．5．3　分布式云存储系统
8．5．4　数据管理框架
8．5．5　数据传输链路
8．5．6　数据安全
8．5．7　数据运维管理
8．5．8　数据容灾备份
参考文献

第9章　典型应用概述
9．1　应用概述
9．1．1　应用目标
9．1．2　应用特点
9．1．3　典型应用场景选择
9．1．4　典型应用场景
9．1．5　典型应用示范的意义
9．2　全球物联网应用
9．2．1　应用场景概况
9．2．2　行业应用现状
9．2．3　典型应用场景
9．3　应急救灾保障应用
9．3．1　应用场景概述
9．3．2　行业应用现状
9．3．3　典型应用场景
9．4　天基中继与测控
9．4．1　应用场景概述
9．4．2　行业应用现状
9．4．3　天基信息中继
9．4．4　天基资源测控
9．5　航空网络服务
9．5．1　应用场景概述
9．5．2　行业应用现状
9．5．3　典型应用场景
9．6　海洋信息应用
9．6．1　应用场景概述
9．6．2　行业应用现状
9．6．3　全球海上航行通信保障
9．6．4　海上应急搜救通信保障
9．7　极地通信保障服务
9．7．1　应用场景概述
9．7．2　行业应用现状
9．7．3　北极航道通信保障
9．7．4　南极科考通信保障
9．7．5　综合应用方案
9．8　信息普惠服务
9．8．1　应用场景概述
9．8．2　行业应用现状
9．8．3　典型应用场景
参考文献

第　10章 未来展望
10．1　技术演进
10．1．1　通导遥融合
10．1．2　网云端趋势
10．2　应用生态
10．2．1　产业生态
10．2．2　运营模式
10．2．3　应用趋势
10．3　产业政策
10．3．1　国家层面
10．3．2　行业层面
参考文献