衛星通信新業務的發展概況

王洪良 申響 裴朝伯

1.96946 部隊；2.河北神舟衛星通信股份有限公司

經過數十年的發展，衛星通信在移動和廣播電視等方面都得到了廣泛的應用，并取得了一定的成就。尤其是20 世紀90 年代以后，衛星通信、衛星直播服務、寬帶多媒體服務等新型服務快速發展，衛星通信已逐漸融入到人們的日常生活中。如何充分利用它的優越性，為它提供一個精確的位置，從而推動它的發展，是一個值得認真思考的問題，基于此，本文介紹了一些新的發展方向。

1 衛星通信技術簡述以及存在的問題

1.1 衛星通信技術簡述

衛星通訊的基本工作原理是：利用一顆人造地球衛星作為一個中繼點，并由該中繼點向外傳送無線電波，以實現信息的傳送。衛星通訊系統的基本構成如圖1 所示。衛星通信技術既有它的優勢，也有它的缺點，它的優勢是覆蓋范圍比較廣、傳輸的信息容量大、通信質量較高，并且可以在全球范圍內進行無縫連接；而缺點則是它的信息傳輸速度比較慢，并且會有延遲[1]。

圖1 衛星通訊系統基本構成圖Fig.1 Basic composition of satellite communication system

1.2 存在的問題

目前，衛星通信正逐漸被應用于交通、公安、應急、消防、救災、環保等領域。盡管在國防、海洋等方面有了大量的應用，但相對于其他方面而言，還存在著一些問題：如缺乏針對性、衛星通訊的體系結構不夠靈活、缺少對終端、網絡等方面的支持。這就制約了我國衛星通訊新業務的開展，使我國衛星通訊產業面臨嚴峻的挑戰。

2 衛星通信新業務

2.1 寬頻帶服務

在衛星通信領域，寬頻帶衛星通信是一種全新的理念，旨在實現對多種多媒體、高速互聯網等業務的全方位傳輸。衛星通信在大規模稀疏路由、立體通信等方面具有其他通信手段所不能及的優點，能夠使用戶隨時隨地地從互聯網中快速獲取信息。目前，我國的互聯網，特別是寬頻網的發展并不成熟，與陸地通信系統相比，盡管它的延遲比較大，但是也有一些陸地網絡所不能及的優勢：（1）覆蓋面很廣、對距離不敏感、全方位覆蓋能力很好，并且組網很靈活；（2）快速的網絡建設、成熟的技術和穩定的標準；（3）能靈活使用并擴大傳送訊息的頻帶；（4）良好的連接性能、低廉的價格等。尤其是在欠發達地區，因為費用較高，很難建立陸基網絡，因此，可采用衛星寬帶接入網。衛星寬頻帶大數據廣播具有“點對多點”的特點，將會是一種面向全國范圍內的快速傳播方式。通過這種方式，使遠距離的使用者能夠以極少的成本，獲得更多的因特網資源，并有效地保護自己免受惡意網站的侵害。

2.2 多媒體傳輸

多媒體技術是一種新型的信息交流方式，它并不是簡單地把聲音、文字、圖形和圖像等幾種媒體疊加后呈現在人們面前，而是通過有機的信息整合，使人們得到最佳的音像[2]。交互是多媒體信息傳播的基本特征，它不僅需要多媒體數據的高質量傳輸，而且還需要信息反饋。在多媒體應用日益廣泛的今天，傳統的網絡結構已經不能滿足人們的需要，因此，對網絡化技術提出了更高的要求。首先，為適應各種多媒體通訊的需要，要求多媒體通訊系統具有更高的帶寬和更高的數據傳輸率；其次，在降低了數據傳輸可靠性的同時，也要確保數據傳輸的實時性；最后，在多媒體通訊網絡中，需要保證準確的同步性（跨介質和內部介質）。利用因特網進行音像等多種媒體服務是當今產業發展的熱點，而衛星通信作為一種多媒體信息的傳播方式，理應得到應有的發展。

衛星的寬頻、大容量特點，特別適合在網絡環境下進行多媒體教學，并在現有的網絡環境下，實現了對信息資源的有效利用。使用衛星寬帶訪問因特網，通過這種方式，能夠將優秀老師的教學內容實時、流暢地傳遞到每個用戶手中，使得更多的學生能夠參與到他們的教學當中，從而使所有的遠程用戶都能夠獲得海量的知識。提供更高水平的教育和教學信息。利用BBS 和聊天室等網絡平臺，開展在線討論、在線答疑、在線輔導、在線互動，這種方式，既能節省教師在示范和實驗演示方面的花費，又能給教師提供更多的時間和更多的方法，最終提高教師的教學質量。

另一個新興的多媒體應用就是使用因特網進行多用戶視頻會議。與其他應用相比，多用戶視頻會議在上行和下行時均要求相同的帶寬，流量是對稱的。這樣的多點會議，每個與會者都必須在因特網上與特定的服務器相連（由服務器控制會議的進程），若使用衛星通訊系統，則只需一次跳躍即可將客戶機與服務器相連，兩次跳躍即可實現客戶機與服務器的遠距離互聯。

2.3 光纖骨干網延伸

衛星能夠到達光纖無法到達的區域。在《2003 年度珠峰攀登計劃》中，央視現場直播了成功“登頂”珠峰的手機通訊[3]。在世界最高峰，實現了通訊與電視轉播，可見衛星通訊能夠實現對陸基網絡的有力補充。衛星通訊可用作光纖主干網絡的擴展。利用衛星為珠峰登山活動提供通訊鏈接，這是在極端環境中的一次嘗試，表明了其自身的發展潛力，同時也充分展示了其在極端環境中無可取代的特點。

當前，鏈路帶寬是制約網絡發展的瓶頸之一。盡管在未來的發展趨勢中，光纖鋪設仍將成為增加通信容量的主要手段，而地基光纖網的快速發展將會給衛星通信帶來巨大的競爭壓力，但是，在與其他傳輸介質的競爭中，衛星通信仍有較大的發展空間。一般而言，寬帶網絡的構架可分為三層：主干網絡、城域網絡和社群網絡。寬帶社區網絡的建設，所要解決的就是通常所說的“最后一公里”，即從一個光學節點到每一個客戶的家中，距離不能大于2 公里。例如，如果骨干網是一光纖網，而顧客接入仍采用窄帶方式，比如，電話撥號或者 ISDN都不能提高整個網絡的速率。盡管從長期來看，光纖到戶是一種較好的解決“最后一公里”的方法，但目前的光纖到戶方法仍有一些缺點，如造價較高、施工進度較慢。要充分發揮衛星通信網的獨特優勢，以及鏈路的通訊成本與傳輸距離無關的優勢，真正實現全球互聯。

2.4 衛星通信技術在廣播電視領域中的應用

我國是一個人口大國，由于人口基數大，我國的電視機數量高達3.5 億臺，各類電視媒體機構數千家，有線電視的用戶量也超過了9000 萬。衛星電視的訂戶，更是達到了接近2000 萬。目前，一些電視界的專家認為，我國發展衛星電視的業務已經比較成熟，獲得了發展DBs 的軌道和頻道，在“村村通”的發展上，已經具備了一些衛星廣播的經驗，并且得到了廣大群眾的擁護，自己開發的RD 也已經進入了市場。

2.5 衛星通信技術在計算機網絡領域中的應用

衛星通訊技術的應用，主要是為計算機網絡提供一個寬帶網絡。而其所提供的寬帶是一項固定的網絡業務。目前，在世界范圍內，衛星寬帶業務的發展方式有兩種，一種是在原有VSAT 技術的基礎上，研發出新的產品，并充分利用現有的衛星波段資源，迅速建立符合客戶需要的寬帶網絡，從而在與陸地寬帶服務的競爭中，獲得自己的生存空間；另一種是在高頻率范圍內，大力發展新的衛星寬頻通信系統，以滿足新的應用需求，這種方式與地面是互補的。從我國的現狀來看，首先，要大力發展衛星寬帶通信，國內的運營商要針對用戶的需要，為用戶提供有針對性的服務；其次，要發展一種新的、可實現全球通訊的寬頻衛星通訊系統，最終實現我國自主研制的寬頻衛星通信系統。

2.6 其他應用

除此之外，衛星通訊也有其他用途。有了衛星和WLAN 的連接，只要有衛星信號，就可以在任何地方和 Internet 建立聯系，完全可以把用戶從網絡中解放出來。在應急救援中，衛星通訊可以充分利用其優勢，因為一旦發生重大地震或臺風，就只有它才能提供通訊服務；而在軍用領域，衛星通訊系統則能發揮出更大的作用，比如曾經在商用上失敗過的銥衛星，如今卻在軍用上重新煥發了生機；在信息化戰爭中，各類衛星對情報資料的獲取、信息的傳遞和武器的精準導引，都發揮著極其重要的作用。

3 衛星通信的未來發展趨勢

利用氙氣引擎、高能太陽能電池、大天線和多點波束（THURYU、 ASES、 TORSS、 GALILEO 等）、窄帶信道產生（BUTLER、 DWS、 BUTLER 等）和按需分配（RF 能量）等技術，可以促進通信衛星和衛星通信技術的發展[4]。

3.1 通信衛星向小型化發展

衛星自身的小型化是當今衛星通訊的一個發展方向。世界上許多國家都在不斷地制造更大、更重的衛星，以提升其在太空中的靈敏度、容量，并達到一星多能的目的。衛星越大，就越容易受到電磁干擾，越容易被敵人的反衛星武器摧毀。采用多個小型衛星組成網絡，取代單個大型衛星，可以有效地改善衛星系統的生存性。

3.2 “互聯網+”中的衛星通信

“互聯網+”中的衛星通信，是將網絡技術應用到傳統的衛星通信系統中，并通過“互聯網+”的方式，使傳統的衛星通信和網絡技術相結合，以滿足人們對衛星的各種新服務的需要。衛星通信是一種新興的網絡技術，它相對于傳統的通信網有著顯著的優越性，可以適應“互聯網+”時代對新業務的需求。

3.3 衛星通訊和因特網技術的融合

隨著衛星通訊與計算機技術的快速發展，衛星因特網技術應運而生。當前，衛星因特網的接入方法是通過寬帶衛星實現雙向通信，針對目前因特網信息不對稱的特點，提出了一種以衛星鏈路為下行鏈路，以電話撥號、局域網等其他通信鏈路為上行鏈路的數據鏈路，并以此為基礎，發展了一種基于衛星數據的外部交互式通信模式，該模式是目前國際上的研究熱點[5]。

3.4 通信寬帶化

為滿足用戶對衛星通信頻帶的要求，目前，我國的衛星通信技術正逐步向Ka 波段和Q 波段方向發展。使用EHF 波段具有許多其他波段所無法相比的優勢：（1）可以極大地提高EHF 波段的容量，極大地緩解已有的頻譜擁塞；（2）EHF 波束較窄，具有較強的抗干擾性、抗攔截性，減小了由于核爆引起的信號抖動和衰減。

4 結語

總而言之，衛星通訊的使用機會很多，由公共網絡到私人網絡，由天空到地面，由海上到山頭，無處不在。在鄉村和偏遠地區，要想獲得通信服務，最好的方法就是利用衛星通信。衛星通信技術的應用從根本上解決了我國的通信難題和通信普及性難題。此外，為解決我國在科技、教育、信息等方面的問題，利用衛星進行寬頻通信仍然是一種重要手段。