面向空间信息网络的隐蔽通信技术综述

在全球5G商业化的背景下，传统的地面网络在吞吐量、用户接入数量和信息高速传输等方面均面临着指数级别的增长。然而，由于其覆盖范围和网络容量有限，越来越多的通信任务和尖锐的资源冲突使任务的合理安排变得更加困难，仅依靠地面网络已不能满足任何时间、任何地点高速可靠接入网络的爆炸式需求。因此，面向空天地海的空间信息网络引起了研究人员的广泛关注。

空间信息网络是由部署在不同轨道、执行不同任务的航天器、航空器以及地面通信设施构成的空天地一体化网络，具有超大规模、多层拓扑结构、支持多种业务等特点，其通过卫星节点、空中节点和地面节点之间的组网与互联，实现无缝隙的高效全球通信。另一方面，空间信息网络处于高度开放的状态，缺少了物理隔离，这在方便信息传播的同时，也容易导致信息的泄露。因此，空间信息网络面临着巨大的安全挑战。最近一项研究关注了空间信息网络的隐蔽通信技术，详细地阐述了在空间信息网络中的隐蔽通信能够有效保障信息传输的安全性能，还满足未来网络对扩展服务空间、海量数据处理等需求，极大地提升了网络信息服务能力。

研究相关的文章题为：“面向空间信息网络的隐蔽通信技术综述”，由北京理工大学安建平团队和大连理工大学赵楠团队共同完成该项工作。研究者旨在通过背景介绍、关键技术、应用场景和未来挑战等几个方面介绍空间信息网络中隐蔽通信的研究工作与最新进展。

空间信息网络是以传统的地基网为基础，空基网与天基网为补充，为广域空间内的各类应用提供信息保障的基础设施，能够满足应急救援、航空检测、地基通信业务等不间断的通信需求，网络结构如图1所示。通过建设空间信息网络，深度融合地基网络、空基网络和天基网络，充分发挥多维度网络的功能，综合利用通信资源，打破单一网络系统的壁垒，实现全面的智能网络控制与信息处理。同时，空间信息网也被视作未来6G最有前景的发展方向。

然而，无线通信的广播性质为空间信息网络的通信安全带来了巨大的挑战。目前，各种从安全角度考虑的无线通信技术得到了广泛的研究与应用。其中，新兴的隐蔽通信是一种有前景的技术，可以将信息传输的行为隐藏起来，避免被监听者发现。利用隐蔽通信技术可以保障空间信息网络传输的可靠性与安全性。如图2所示，面向空间信息网络的隐蔽通信不仅能够保证突发情况下的最低限度通信，同时具有较强的隐蔽性和抗截获性，是一种适应能力极强的通信手段，并且为各种安全敏感的关键应用提供了强有力的保护。在空间信息网中，还可以利用额外的空间自由度和电磁频谱环境的多样性来进一步提升合法通信系统的隐蔽性和可靠性。

该项研究重点梳理了空间信息网络中隐蔽通信的基本情况，首先阐述了空间信息网络覆盖范围广、链路时延长、安全性低等特点。同时，从安全角度出发，分别介绍了天基网、空基网与地基网的隐蔽通信内容。然后，对空间信息网络中隐蔽通信的关键技术进行了分析，如扩频技术、变换域通信技术、太赫兹与可见光通信、智能反射面、人工智能等。此外，对空间信息网络中隐蔽通信的典型应用场景进行了讨论。最后，对面向空间信息网络隐蔽通信存在的相关技术挑战与未来研究方向进行了展望。

该项研究得到了国家自然科学基金项目（No. 62271099）资助。

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http://engine.scichina.com/doi/10.1360/SSI-2023-0101