前言

作为国家重要基础设施、科学前沿以及战略制高点，空间信息网络对发展国民经济、提升国际竞争力具有重要作用。为解决现有空间信息网络时空频覆盖存在盲区、协作规划能力有限等问题，亟须开展高效组网机理、资源动态配置、可靠性传输等理论方法研究，从而提高网络化的信息获取、传输与处理能力。本书围绕空间信息网络体系架构及其应用，研究空间信息网络拓扑理论、协议体系、资源动态配置和安全管理等主要问题，并介绍了半实物仿真方法及其应用。半实物仿真系统为空间信息网络相关理论的仿真实现提供了一种有效的手段。

作者在“十一五”“十二五”和“十三五”期间先后承担了多项与信息共享理论及其关键技术相关的国家级和省部级项目。通过国家自然科学基金重大研究计划重点项目“空间信息网络体系架构及其在气象灾害研究中的应用”，研究了空间信息网络体系架构及其协议体系，提出了多星协作的资源动态配置与重构方法，搭建了空间信息网络半实物仿真系统，并验证所提出的理论模型在台风和强对流两类典型自然灾害观测和预报上的应用。通过山东航天创新基金项目“空间信息网络路由技术研究”和“空间信息网络移动管理技术研究”，研究了空间信息网络可靠传输机理，提出了基于多源业务预测的空间信息网络移动管理方法。通过CAST创新基金项目“空间信息网络系统体系架构及关键技术研究”，研究了空间信息网络高效组网机理，探索了适合空间信息网络高动态、长时延、间歇性中断特性的协议体系架构。

本书以任勇教授指导的多名博士、硕士的学位论文及相关研究成果为内容基础。全书共分为7章。第1章为绪论，介绍了空间信息网络的发展信息，以及空间信息网络基本架构和协议体系。第2章，空间信息网络拓扑理论，介绍了空间信息网络时变图模型及时间累积时变图模型，提出了一种空间信息网络复杂度分析方法，基于复杂网络理论和动态矩阵乘积算法对空间信息网络关键节点进行了分析。第3章，空间信息网络协议体系，介绍了基于CCSDS的空间信息网络协议体系，提出了适合空间信息网络高动态、长时延传输层拥塞控制方法。第4章，空间信息网络资源配置，介绍了基于认知的空间信息网络动态资源配置方法，基于业务特性的空间信息网络动态资源配置方法和空间信息网络移动性管理。第5章，空间信息网络安全管理与可靠性分析，介绍了基于任务规划的可靠性分析与优化方法，探讨了空间信息网络安全防护资源分配机制和网络流量管理机制，提出了一种高可靠结构化数据构建方法。第6章，空间信息网络半实物仿真系统及其应用，介绍了半实物仿真系统及其在气象灾害预测预报上的应用。第7章，结论与展望。

本书的撰写汇集了很多人的辛勤劳动。任勇教授负责全书的内容规划和体系架构搭建，以及撰写过程中的组织和协调工作，杜军、王景璟、张泽琦、张鑫、关桑海等参加了相关章节的初稿编写，杜军、王景璟、关桑海等参加了终稿编写；此外，本书引述了姜春晓、杜军、王雪霞、王景璟、张泽琦、张鑫、孟越等的前期工作。全书由王景璟统稿，段瑞洋、张凯、关桑海、侯旭阳、胡泰龙、王超等对全书进行了校对。在此一并表示衷心的感谢。

本书的撰写得到了国家自然科学基金委员会的大力资助。同时，感谢人民邮电出版社对本书的出版给予的关心和支持！同时也感谢在本书撰写前后，很多前辈、同行和学者对于空间信息网络体系架构研究的热情参与，以及给予我们的鼓励。

由于作者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请读者批评指正。

作者

2018年9月于清华大学