第一章 卫星互联网的概念
卫星互联网是指基于卫星通信的互联网，通过一定数量的卫星形成规模组网，其业务覆盖全球。卫星互联网将构建具备实时信息传输的星座系统，向用户终端提供以宽带互联网接入为主的通信服务。为了让读者更好地理解卫星互联网的概念，本章简要介绍了互联网起源与发展、卫星通信的发展历程、卫星通信与互联网、卫星互联网—互联网的“最后一公里”以及地面 5G 移动通信网与卫星互联网。
1. 互联网的起源与发展
1969 年，美国国防部高级研究计划局为了防止通信系统在核战争中被彻底摧毁，建立了阿帕网（ARPANET），该网络主要用于军用计算机互连。1974 年，美国科学家文顿•G. 瑟夫（Vinton G.Cerf）和罗伯特•E. 卡恩（Robert E.Kahn）共同开发了一个互联网标准通信协议—“传输控制协议和网间协议”（TCP/IP），将与美国国防部合作的研究机构的 4 台计算机连接起来，使得它们可以进行数据传输，这被认为是互联网的雏形。
此后，互联网进一步发展，成为对人类社会影响最为深刻的现代信息技术。互联网的起源与发展历程如图 1-1 所示。
1989 年， 欧 洲 核 子 研 究 中 心（CERN） 的 蒂 姆· 伯 纳 斯 - 李（Tim Berners-Lee） 发 明 了 万 维 网（WWW）， 开 发 了 超 文 本 标 记 语 言（HTML）、统一资源定位器（URL）和超文本传输协议（HTTP），统一了互联网内容的显示格式，并通过超链接的方式为用户提供了一个可以浏览的图形化界面，使用户可以查阅互联网上的信息资源。1991 年 5 月WWW 在 Internet 上首次露面，立即引起轰动，获得了极大的成功。万维网通过一种易于使用和灵活的格式，使信息在互联网上传播。
20 世 纪 90 年 代， 诞 生 了 两 家 知 名 互 联 网 公 司 —美国在线（American Online，AOL）和中国瀛海威时空，它们的主营业务是为用户提供电话线拨号上网服务。1995 年 3 月，雅虎（Yahoo!）成立，推出了搜索功能、门户网站功能和邮箱功能等。1995 年 8 月，微软推出 MSN（Microsoft Network，微软网络）在线服务。1998 年，Google 创立，主推搜索业务。与此同时，国内出现了网易、搜狐、新浪、百度等知名互联网公司。从门户网站到搜索业务，互联网开始更注重用户的交互作用，用户既是浏览者，也是内容的创作者。互联网开始逐步深入人们的日常生活。
社交网络源于网络社交，网络社交的起点是电子邮件。电子邮件可以传输文字、图像、声音等，同时，用户可以得到大量免费的新闻、专题邮件，并轻松实现信息搜索。电子邮件的出现极大地方便了人与人之间的沟通与交流，并部分取代了传真与电话的作用。
网络论坛（BBS）把网络社交推进了一步，从点对点交流推进到了点对面交流。BBS 是一种电子信息服务系统。它向用户提供了一块公共电子白板，每个用户都可以在上面发布信息或提出看法。早期的 BBS 由教育机构或研究机构管理，现在大多数网站都建立了自己的 BBS 系统，供网民通过网络来结交更多的朋友，表达更多的想法。BBS 把“群发”和“转发”常态化，理论上实现了向所有人发布信息和讨论话题的功能。
随着网络社交的演进，即时通信（IM）和博客（Blog）出现了。
1999 年，腾讯公司开发了基于互联网的即时通信网络工具—腾讯 QQ。
2007 年，中国移动推出了飞信，融合了语音（IVR）、通用无线分组业务（GPRS）、短信等多种通信方式，实现互联网、移动互联网和移动网间的无缝通信服务。2011 年，腾讯公司又推出了一个为智能终端提供即时通信服务的应用程序—微信（WeChat）。2013 年，中国电信与网易成立合资公司并发布了新一代移动即时通信社交产品“易信”。
2020年，微信和 Wechat 合并月活跃用户数达 12.06 亿。2004 年，马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）创办了美国社交网站 Facebook，2020年，其月活跃用户数达 29.9 亿。2005 年，YouTube 成立，2006 年，Google 以 16.5 亿美元收购了 YouTube。
2006 年，Twitter 成立，由于内容限制在 140 字以内，Twitter 迅速成为便利的交流工具和强大的自媒体平台。
2006年，亚马逊（Amazon）推出弹性计算云服务（Elastic Compute Cloud，EC2），它是一种 Web 服务接口，专为开发人员设计，可在 AWS（Amazon Web Service，亚马逊云服务）云中提供可调整大小的计算容量。2006 年 8 月 9 日，Google 首席执行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）在 搜 索 引 擎 大 会（SES San Jose 2006） 首 次 提 出“ 云 计 算 ”（Cloud Computing）的概念。
2008 年，微软发布其公共云计算平台（Windows Azure Platform），由此拉开了微软的云计算大幕。如今，云计算逐渐成为一个包含基础设施、运算平台乃至整套管理、软件解决方案的庞大体系。云计算的爆发被称为互联网的第三次革命，也被认为是支撑物联网发展的基石。阿里云、亚马逊云、京东云等云计算系统极大地促进了电子商务的发展。2015 年，阿里云正式与 12306 展开合作，12306 将系统中访问量最多的查询业务搬上了阿里云，实现了 100%“云查询”，加快了交易速度。
2008 年，以 3G 蜂窝技术为代表的通信技术快速发展，此后，光纤技术、 卫 星 通 信、4G、5G， 以 及 物 联 网 通 信 技 术 —远距离无线电（LoRa）、窄带物联网（NB-IoT）不断涌现。移动互联网终端技术、通信技术和应用技术发展迅猛，页面浏览、网上购物、网上支付、文件下载、在线游戏、在线视频等移动互联网业务正在改变人们的生活、交流、娱乐和消费方式，使互联网更加贴近普通人的生活。
“ 物 联 网 ” 这 一 概 念 由 国 际 电 信 联 盟 正 式 提 出， 并 伴 随 2009 年IBM“智慧地球”在世界范围内推广而成为新的科技热点。
2012 年，通用电气（GE）提出了“工业互联网”的概念；2013 年，德国政府推出“工业 4.0”战略；2015 年，中国政府发布了制造强国战略第一个十年行动纲领。此后，全球物联网设备连接数高速增长，2019 年全球物联网设备总连接数达到 120 亿，预计 2025 年全球物联网设备总连接数将达到 246 亿。
由此，智能驾驶、云机器人、智能制造、3D 打印和无人机迅猛发展，互联网对世界的影响也将更为强烈和深远。此外，随着物联网应用的推进，物联网技术与社交网络相融合，形成社交物联网（大社交网络）。
随着社交网络、物联网、工业互联网、工业 4.0 的发展，产生的数据越来越多，“大数据”时代悄然而至。2015 年，人工智能逐渐成为科技领域最热门的概念，人工智能与互联网的结合使得沉默近 20 年的人工智能技术终于迎来新的春天。人工智能与中枢神经系统结合产生谷歌大脑、百度大脑、阿里云、亚马逊云、腾讯云等云计算系统；与听觉系统结合产生科大讯飞、云知声等公司的新声音识别产品；与视觉系统结合产生格林深瞳、旷视科技、商汤科技等公司的新图像识别产品；与运动系统结合产生智能制造、智能驾驶、云机器人等新应用领域；与神经网络（大社交网络）结合产生度秘、小冰等智能虚拟助理产品；与传感器终端结合产生边缘计算，驱动各神经系统联合运转形成云反射弧。
2018 年，以互联网“云脑”为代表的脑巨系统，成为人工智能之后的又一个科技热点。一方面，自然界和人类社会的各个组成元素不断链接到大社交网络中，人与人、人与物、物与物的交互和沟通，形成互联网“云脑”的神经网络发育基础。另一方面，交通、安全、金融、商业、政务、农业、矿产等各个领域不断通过云反射弧的方式，实现从感知到中枢神经处理再到反馈的类脑智能化处理过程。2020 年后，人类群体智慧和互联网人工智能在互联网“云脑”中不断融合和互补，形成“云脑”的大脑架构，驱动其不断向前进化，智慧社会将随着“云脑”的成熟逐渐形成。
海量数据对信息实时处理提出了迫切的要求，量子计算机应运而生。
量子计算机理论上具有模拟任何自然系统的能力，同时也是发展人工智能的关键。由于量子计算机在并行运算上的强大能力，它可以快速完成经典计算机无法完成的计算，因此产生的量子模拟器和专用量子计算机或将成为物理学家、化学家和工程师在材料应用和药物设计方面的重要工具。
