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薛惠锋:让“星融网”为星际时代复杂网络助力

“星融网”旨在建立一个网络空间全球治理体系、一个共通网络协议、一个共享资源平台。

  5月6日,在第二届数字中国建设峰会卫星应用分论坛上,航天十二院院长、国际宇航科学院院士薛惠锋作了题为《让“星融网”为星际时代复杂网络助力》的主旨报告。薛院长深刻指出,网络空间是一个开放的复杂巨系统, 面对当前的挑战与困境, 我们要从更高起点布局网络空间的未来, 必须运用体系化的方法进行顶层设计和整体布局。“星融网”正是在此背景下应运而生。“星融网”旨在建立一个网络空间全球治理体系、一个共通网络协议、一个共享资源平台,将为建设网络强国、数字中国提供重要动力。以下为报告全文:

  2000年,习近平同志以战略家的高瞻远瞩,顺应网络和信息化发展的必然趋势,在全国率先提出了“数字福建”的构想;去年,在我国建设网络强国、数字中国、智慧社会等战略部署的指引下,首届数字中国建设峰会在福建省扬帆起航,将全社会建设数字中国的积极性与创造性推向了一个新高度;今天,我们齐聚八闽大地,召开第二届数字中国建设峰会,是继承,也是发展,有延续,更有创新。20年,时光荏苒,春华秋实,从“数字福建” 到“数字中国”,福建省聚焦前沿、引领时代、面向未来,将在新时代下培育新动能、推动新发展、创造新辉煌。

  人类对太空的好奇与求索自古有之。 早在公元前400年, 哲学家苏格拉底就说过:“人类必须超越地球,到达大气层的顶端或更远的地方。因为只有这样,人类才能充分地理解他所生活的那个世界”。 现代航天之父齐奥尔科夫斯基曾说过:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”从中国远古时期的女娲补天、嫦娥奔月,到冷战时期的美苏太空争霸,再到今天,太空已然成为主要航天大国竞相角逐的战略高地。

  人类从陆地走向海洋,从天空走向太空,已经开启了星际时代的新征程。 目前, 全球共有 12 个国家具备航天发射能力,共有1800多颗卫星在轨运行, 250多名宇航员曾在太空生活、工作,人类已经把探索的触角已延伸到了太阳系 8 大行星。正如美国前总统肯尼迪曾预言, 谁控制了太空,谁就控制了地球。我们能够看到,人类已经超越“全球化”,进入“世界化”阶段,站在太空的高度思考人类的发展,许多原有的模式都将被颠覆。

  纵观网络空间发展,也已经从以地面网络为核心的互联网时代,进入到太空网络时代。打造“天地一体化”网络已是大势所趋、人心所向。 为了争夺太空优势,建立或维护太空霸权,航天大国、甚至私人航天企业, 纷纷布局天基互联网,抢占天基网络资源。从早期的 Inmarsat 系统、铱星系统和 TSAT 计划,到近年来的欧洲 O3b、Oneweb、SpaceX 莫不如此。据预测,未来10 年全球将发射 7000 颗小卫星。 太空领域已经不可避免地出现了“公地悲剧”。 就像一群牧民在一块公共草场放牧, 为了增加个人收益,每个牧民都想增加自己羊群的数量。但这样做,必然导致草场退化。如果每一位牧民都如此思考,草场将持续退化,直至无法养羊,最终破产的还是牧民。当前,各国对太空资源的抢夺,是不是如同这群牧民?

  “现实如此,并非理应如此”。 网络空间是一个开放的复杂巨系统,面对当前的挑战与困境, 我们要从更高起点布局网络空间的未来,必须运用体系化的方法进行顶层设计和整体布局。为此,我们提出了“星融网”构想。“星融网”是一个以天基网络为核心,建立的天基、空基、地基多网一体,星间、星地、星船泛在互联,天空地多维全域空间覆盖的自主可控信息网络系统,构建天空地、通导遥、军民商等三大统筹,提供“全域无缝覆盖、全维均衡服务、全元随遇接入、全时随心而至” 的高智能融合信息服务,最终建立“共建、共享、共管、共治” 全球网络空间命运共同体。

  具体而言,“星融网”旨在建立一个网络空间全球治理体系、一个共通网络协议、一个共享资源平台。

  建立一个网络空间全球治理体系。当前,在网络领域,特别是空间网络领域,缺少具有公信力的全球领袖,尚未建立起一个集中统一的管理体制机制,各种国际规则较为分散。 在天、空、地网络“三足鼎立”的时代背景下,各国应该共同参与,在国际层面(如联合国框架下)建立起一个促进网络发展的治理框架:统筹天空地各层网络资源,实现时空复杂网络的一体化综合处理和最大有效利用;统筹军民商各类星座资源,实现空间资源的统一高效管理;统筹通导遥各类卫星资源,形成高效的一体化卫星综合服务能力。以此实现网络科学规划、设施合理建设、资源高效分配、信息公平利用,为构建全球网络空间命运共同体建立管控基石。

  建立一个共通网络协议。不同的网络有着不同的物理通信环境。当前,天地一体化信息网络的网络协议体系主要包括地面网络普遍采用的 TCP/IP,以及空间网络采用的 CCSDS 和 DTN。 但是,TCP/IP 协议不适应空间链路特点,存在大延时、断续连接、高误码率等问题;CCSDS 无法与地面网络直接互操作,存在协议转换,限制了现有协议在深空通信环境中的应用;DTN 仍处在研究阶段,尚未开发处具体的路由算法。因此,必须建立一个天地一体化网络协议体系,以解决较长的传播时延、较高的误码率、非对称的链路、动态的拓扑关系、异构的网络环境、高度受限的星上资源、安全性差等诸多特殊挑战。

  建立一个共享资源平台。“星融网” 将面向军、民领域应用需求,建立天空地海一体化的决策指挥平台,实现“监测、预警、响应、处置、评价” 。在军用领域实现发现到处置的无缝对接,赢得先发优势;在民用领域实现城市民情、政务、交通、环境、 能源、水资源等信息预警监测与管理,特别是保障重大突发事件的应急管理,构建“平战结合、平灾结合” 监测防控、预测预警、指挥调度、应急保障、模拟演练于一体的应急体系,实现处置突发事件的敏捷化。

  “凿井者,起于三寸之坎,以就万仞之深”。“星融网”构想已经得到了国内外的广泛关注和认可,正在谋划重大工程立项,为网络空间命运共同体的建设提供技术支撑。2018 年,首次提出了“星融网”体系架构,“天空地、军民商、通导遥”大统筹的方案获工程院 10 多位院士、专家的高度认同,“星融网”重点咨询项目获得中国工程院立项。“星融网”工程构想在 2018 年不莱梅国际宇航科学院秋季会议提出倡议,2019 年巴黎春季会议初步发布,将在华盛顿秋季会议正式立项。“星融网” 已得到国际宇航最高端组织的认可,并将从学术层面正式落地实施。在 2019 年联合国/中国航天助力可持续发展大会上正式向全世界发出倡议,获得包括美国、泰国、埃塞俄比亚、日本等国政、商、学界等专家的广泛认可。

  习近平总书记指出,奋斗是长期的,前人栽树、后人乘凉,伟大事业需要几代人、十几代人、几十代人持续奋斗。面对日益复杂的网络发展, 面对百年未有的时代变局, 我们要在网络发展上下先手棋、打主动战,为建设网络强国、 数字中国提供重要动力。

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