空天地一体化光承载网络白皮书

光承载网络白皮书 （V1.0） 中国联合网络通信有限公司研究院 2025年9月 版权声明 本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 目录 一、空天地一体化光网络的愿景与价值.............................................................................3 1.1空天地一体化光网络核心愿景.................................................................................31.2现有空天地光网络体系的瓶颈与挑战.....................................................................41.3空天地一体化光承载网络的价值.............................................................................5 二、空天地一体化光承载网络概念与架构.........................................................................72.1空天地一体化光承载网络基本概念.........................................................................72.2空天地一体化光承载网络总体架构.........................................................................92.3物理承载层：多维光网络......................................................................................112.3.1地基光承载网络：陆地信息汇聚与天地接口枢纽.........................................112.3.2空基光承载网络：空中灵活节点与中继........................................................122.3.3天基光承载网络：星间光骨干网....................................................................132.4网络控制与管理层：智能大脑与统一调度...........................................................142.4.1跨域统一SDN控制：从“分治”到“集约”..............................................152.4.2智能资源管理与调度：AI驱动的网络优化....................................................162.4.3网络切片与服务编排：按需定制与隔离保障.................................................172.5安全与信任保障层：内生安全、量子护航...........................................................182.5.1物理层安全增强：光通信的天然优势与加固.................................................182.5.2量子密钥分发集成：构建未来安全基石........................................................192.5.3零信任网络架构：全局身份认证与动态授权.................................................20第三章空天地一体化光承载网络关键技术与创新.........................................................213.1高容量空间光传输技术..........................................................................................21 3.2智能动态组网技术.................................................................................................253.2.1基于全光交换的智能动态组网........................................................................253.2.2动态拓扑感知与建模：实时洞察网络脉络.....................................................253.2.3AI驱动的路由与资源优化：决策与自适应...................................................273.2.4跨域协同与协议互通：打通信息孤岛............................................................283.3天地融合协同增强技术..........................................................................................293.3.1星地链路动态增强...........................................................................................293.3.2空地协同与资源共享.......................................................................................303.3.3多网络层级融合与协同...................................................................................313.4空天地时频同步技术..............................................................................................313.4.1基于全球导航卫星系统的基准同步................................................................313.4.2自主时钟同步与校准.......................................................................................323.4.3时频同步的智能管理.......................................................................................323.4.4时间同步安全问题...........................................................................................333.5网络和设备高可靠关键技术..................................................................................333.5.1链路冗余与保护切换.......................................................................................343.5.2波长交换光网络和智能自愈技术....................................................................343.5.3设备可靠性设计...............................................................................................353.6设备小型化与功耗优化..........................................................................................35第四章典型应用场景.......................................................................................................384.1偏远地区、海洋、空中覆盖：打破地理限制，共享数字红利............................38 4.2应急通信与灾害救援：构建“不落幕”的生命线...............................................39 4.4算力上星：实现“智能”在云端，连接在光速...................................................40 4.5态势感知与边防安全：构筑坚不可摧的“信息长城”........................................41 第五章总结与展望...........................................................................................................43 缩略语................................................................................................................................44 前言 当前，全球正经历着一场深刻的空间信息维度扩展，空天地一体化概念和产业蓬勃发展，万物互联成为现实，人工智能、大数据、云计算等前沿技术和需求日新月异。这一切的基石，在于一个能够提供泛在、高速、智能、安全连接的网络基础设施。然而，面对日益增长的卫星遥感、星上计算、广域互联、应急通信等新兴应用对带宽、时延、可靠性的极致要求，以及地球表面复杂地理环境带来的覆盖挑战，传统单一域的网络体系已显露出其局限性。 为了突破这些瓶颈，构建一个能够无缝覆盖全球、高效承载海量数据、智能调度网络资源、并具备高度韧性的未来网络，我们必须打破天基、空基、地基各域网络的壁垒，实现深度融合。其中，光作为信息传输的终极介质，以其无与伦比的超大带宽、超低损耗、抗电磁干扰和潜在的绿色节能优势，成为构建未来网络承载层的必然选择。 本 白 皮 书 旨 在 全 面 阐 述“空 天 地 一 体 化 光 承 载 网 络（Space-Air-Ground Integrated Optical Network，SAGI-ON）”这一前瞻性网络架构的愿景、核心理念、关键技术、典型应用场景以及面临的挑战与发展趋势。我们希望通过此白皮书，能够为政府决策者、行业研究人员、技术开发者、运营商以及广大