第四代Inmarsat系統的應用及新一代衛星系統簡介

郭春啟

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

1 廣電行業面臨應急新聞傳送的需求

伴隨互聯網微信、微博等各種社交網絡的普遍應用，幾乎所有的突發事件都會迅速傳播。由于突發事件可能造成重大人員傷亡、財產損失、生態環境破壞和嚴重社會危害，并成為危及公共安全的緊急事件，因此對媒體而言，突發新聞報導既是媒體應承擔的責任和義務，同時也體現出媒體自身的影響力和對新聞的掌控力。

目前，廣電行業普遍使用衛星新聞采集車（SNG）和便攜式系統（Flyaway），并結合微波設備作為突發事件新聞報導的傳輸系統。該系統將衛星鏈路作為傳輸通道，將攝像機在現場采集到的視頻及音頻信號，通過微波設備，實現一定距離的無線傳輸到衛星設備（SNG/Flyaway），再通過編、解碼及調制后，通過衛星信道傳送回總部并進入總部的信號處理系統，依據節目制作需求進行直播或錄播。伴隨衛星通信技術的迅速發展，特別是衛星終端設備在數字化、集成化、小型化有了長足的進步，可以實現在衛星信號的覆蓋區域內通過衛星實現在兩點和多點間高清、實時傳送的需求，滿足行業播出要求。但作為一個專業系統，相對而言，依然構成復雜，體積和重量較大，需要外接供電設備，并需要專業工程師操作。這些因素降低了其整體的機動性，同時對使用環境的要求較高，從而無法滿足突發應急報道要求第一時間到達和對現場工作環境要求盡量低的需求[1-2]。

隨著地面移動通信技術的飛躍發展，3G/4G移動系統在推出后得到了迅速的發展和普及，特別是各種應用層出不窮，在廣電領域也有了巨大的發展空間。特別是針對3G/4G的上行信號速率相對2G時代有了大幅的提升，通過實現多張SIM卡捆綁技術，實現了信號傳輸速率的有效增長，并在此技術基礎上實現了視音頻信號直播。目前，該技術已經在很多媒體機構應用于日常的新聞報道。但是在實際應用中，由于3G/4G網絡屬于公眾通信網，也就是Internet的延伸，在很多突發事件現場等熱點區域，常常出現很多人員都在上網發送視頻、照片、瀏覽網頁等現象，大量占用網絡資源，造成數據擁塞，而3G/4G的技術體制中并沒有保障帶寬技術的應用，其結果就是直接導致采用3G捆綁技術的新聞直播的視音頻畫面出現大量馬賽克、拖尾、畫面卡頓等事故。

因此廣電行業對應急事件的新聞報道提出了更高的要求，如何實現在各種復雜環境下，第一時間完成新聞報道是廣電行業一直致力解決的問題。第四代海事衛星的衛星終端，其天線尺寸僅為A4紙張大小，重量僅為2.8 kg，可在各種天氣情況和復雜環境中使用，完全滿足記者單獨攜帶和使用要求。基于該終端的新聞傳送解決方案已經在廣電行業得到充分的應用。

2 第四代Inmarsat系統在廣電行業的應用

2.1 Inmarsat—國際海事衛星組織

INMARSAT是1979年由89個國家發起的國際海事衛星組織，是國際海事組織（IMO）指定海上遇險安全呼救的唯一通信系統，其系統穩定性高達99.99%。作為全球移動衛星通信網絡的領跑者，不僅承擔了船舶遇險呼救系統，并作為國際民航組織（ICAO）唯一的全球通信系統，要求所有跨洋區飛行的飛機必須安裝Inmarsat系統。Inmarsat目前擁有13顆同步地球軌道衛星，現在主用的第四代系統有4顆衛星，其第4顆衛星于2013年8月發射，作為四代星系統的備份衛星[3-4]。

2.2 中國運營商－中國交通通信信息中心（北京船舶通信導航公司）

中國交通通信信息中心是交通運輸部直屬單位，簡稱CTTIC。1979年由國務院授權代表中國參加國際海事衛星組織的簽字方和投資者，也是目前被授權經營和管理中國境內Inmarsat業務的唯一運營商。30年來，作為Inmarsat在中國的運營商，CTTIC始終引領國內的衛星前沿通信技術，擁有Inmarsat-A，B，C，M，Mini-M，M4/F，BGAN各類型標準地面關口站，直接覆蓋印度洋和太平洋區，并通過國際專線和虛擬站形式覆蓋全球。目前已形成終端銷售與集成、登記與入網管理、賬務與結算、通信服務與售后支持等完整的服務體系，同時還擔負著海事遇險搜救和各種災害救助等公益義務。

2.3 第四代Inmarsat系統

Inmarsat于2005年發布了第四代衛星通信網絡 ——BGAN（Broadband Global Area Network）。BGAN系統繼承了終端小巧、便于攜帶、操作簡單（非工程師級產品）的優點，同時在系統設計上突破了以往系統基于電路交換的技術體制，其空間段依照3GPP技術體制設計，實現了強大的IP數據交換功能，是真正意義上的全球寬帶衛星傳輸網絡（覆蓋南、北緯78°以內）。作為新一代移動衛星寬帶系統，BGAN實現了單個信道可提供512 kbit/s的數據傳輸速率，并借助先進的衛星信道保障帶寬技術，滿足各個行業的應用需求。

Inmarsat四代星采用了先進的點波束技術，每顆衛星上有1個全球波束、19個寬點波束、193個窄點波束。先進的衛星星體技術使得地面終端的體積較第三代終端體積減少了50%。特別是Inmarsat依據多年在應急通信領域的運營經驗，在四代星上創新性地實現星體通信資源的整合調配技術，可滿足在熱點區域衛星地面終端使用數量劇增的通信需求，并在汶川地震、海地地震、日本海嘯等多次重大事件中得到了應用。

2.4 在廣電行業的應用

1）電視臺整體解決方案

電視臺整體解決方案如圖1所示。

圖1 電視臺整體解決方案

新聞現場配置：攝像機、BGAN終端、專用編碼器（Livewire）。

在方案中，專用編碼器（Livewire）針對BGAN衛星網絡特點采用了優化的H.264技術，可實現基于BGAN網絡最佳的視頻質量。經過測試對比，該技術有效改善了畫面拖尾、聲畫不同步的現象，有效提升網絡延時，特別是在圖像連續性、銳利度、色彩飽和度等多個方面得到了明顯改善，滿足電視臺對視頻播出的需求。目前，中央電視臺、新華社、中央氣象臺、上海電視臺、深圳廣電集團、云南電視臺等新聞機構均在各種應急新聞報道中均采用該系統做視頻直播。

2）海事衛星信道倍增系統—高質量視頻直播解決方案

海事衛星信道倍增系統高質量視頻直播解決方案如圖2所示。

圖2 海事衛星信道倍增系統—高質量視頻直播解決方案

該方案基于OpenVPN和策略路由相結合的多信道捆綁通信系統的設計，實現在發端IP數據進行合理分流，收端IP數據進行合路的工作機制，實現了捆綁2臺船載動中通后傳輸速率接近1 Mbit/s，極大地提高了捆綁效率和數據傳輸的穩定性。通過全面的系統測試和出海測試，驗證了該系統的穩定性和有效性，實現了高質量的視頻直播，并滿足多機位大型直播的需求。中央電視臺2012年蛟龍號7 000 m深潛、2013年北海艦隊遠洋訓練、2013年蛟龍南海科學考察等多個大型新聞直播報道均采用了該方案（見圖3）。

圖3 方案應用實例

3）結合SNG/Flayaway，提供完整解決方案

BGAN的車載終端作為SNG的補充手段，可滿足在車輛運動中新聞素材的傳送和電話聯系。

4）大型活動報道中大規模雙向通話的解決方案

大規模雙向通話的解決方案見圖4。該方案整合BGAN終端和IP語音網關及臺內交換機，實現了電視臺小號的延伸，非常便于活動現場的導播、技術和臺內多方通話，滿足現場大規模電話通信的需求。

圖4 大型活動報道中大規模雙向通話的解決方案

3 新一代Inmarsat系統——GX系統簡介

隨著航運信息化的不斷發展，對衛星的容量、帶寬的需求越來越大。基于此，Inmarsat在2009年提出了發展下一代海事衛星系統的決定，將采用Ka波段頻率，實現向大容量、高帶寬方向發展，并將它定義為Global Xpress，簡稱GX系統。GX第一顆衛星已經于2013年12月8日成功發射，首先覆蓋亞歐區域，將在2014年再發射兩顆衛星，并于年底實現全球覆蓋。

3.1 衛星覆蓋圖

GX系統將是第一個實現全球覆蓋的Ka系統，其下行速率將高達50 Mbit/s，上行將達到5～7 Mbit/s。其衛星覆蓋圖如圖5所示。

圖5 衛星覆蓋圖（截圖）

3.2 主要技術指標

1）每顆衛星89固定波速，最多同時工作72個點波速；

2）72×40 MHz 信道；

3）G/T：9 dB/k G/T@EOC；

4）EIRP：51 dBW；

5）NPR：14 dB；

6）極化：右旋極化；

7）頻率帶寬：上行 29.5～30.0 GHz，下行 19.7～20.2 GHz；

8）獨一無二的全球寬帶接入，50/5（Mbit/s）典型終端吞度量；

9）全球無縫移動寬帶漫游；

10）Inmarsat標準設備，實現跨波速和跨區域銜接；

11）終端自適應調整功率；

12）6個可控點波速；

13）靈活的信道資源分配：在商業Ka波段最高至2×8×125 MHz信道，在政府Ka波段可根據需求分配；

14）極化：雙極化；

15）G/T：11 dB/k；

16）EIRP：54 dBW；

17）NPR：14 dB；

18）機動調整，熱點區域覆蓋：隨時響應全球突發事件，服務高增長的市場（媒體、能源、航空等）；

19）同全球波速具備互用性。

3.3 終端發展情況

Inmarsat GX終端將涵蓋海、陸、空三個領域，所有終端廠商需經過Inmarsat嚴格認證。以陸用終端為例，目前已經有了如圖6所示的產品。同時，終端廠商正在發展更加小型化的終端，并預計在2015年發布平板天線。

圖6 終端發展情況（截圖）

4 結束語

作為SNG的補充和延伸，Inmarsat第四代BGAN系統為新聞媒體提供了全新的傳送方式。該系統工作在L波段，在任何天氣，無論是暴雨、暴雪等惡劣環境下都能使用，在業內稱呼這個波段為“黃金頻率”。相比而言，Inmarsat下一代衛星系統GX系統工作在Ka頻率，提供大容量、高帶寬傳輸信道，將滿足行業高清直播需求。GX系統將和第四代BGAN系統長期并存，形成了互為備份的系統，它們將共同為行業提供完善的解決方案。

[1] 姜春生.現場實況節目傳輸技術方案一例[J].現代電視技術，2013（6）：136-138.

[2] 王麗娜.高清DSNG新聞采訪衛星車系統集成[J].電視技術，2012，36（12）：59-61.

[3] 侯利軍.海事衛星系統在現代新聞報道中的應用[J].廣播與電視技術，2010（6）：66-68.

[4] 郭春啟，宋智軍.寬帶海事衛星在突發新聞報道中的應用[J].現代電視技術，2009（12）：88-91.