宽带网络的核心价值与卫星通信的重要作用

中国卫通集团有限公司 沈永言 赵 猛

一、引言

随着应用范围、应用形式、应用流量的不断增加，宽带已成为互联网发展的必然方向。互联网的支撑性、渗透性、融合性决定了宽带是与水、电、路等具有同等地位的公共基础设施。目前，宽带网络已成为三网融合的必要基础，全球新一轮信息化发展浪潮的主要驱动力量，新时期国际经济、科技和产业发展的制高点，各国战略性基础设施的重要组成部分和战略部署的优先行动领域。截至2012年底，全球超过127个国家和地区发布并实施了宽带国家战略。为实现拉动有效投资、促进信息消费、转变发展方式、建设小康社会等多重目的，我国也在近期正式出台了《“宽带中国”战略及实施方案》。

宽带网络建设和应用的目的在于创造、获取价值。宽带网络是相对窄带网络而言的，虽然应用领域无所不包，但其价值主要体现在经济、科技、文化、民生、国防等几个方面。宽带网络建立在光纤、无线、卫星等三种基本传输方式之上。DVB-S/S2、DVB-RCS等技术的应用，使得卫星通信系统具有越来越多的开放性，而Ka频段多点波束高通量卫星（HTS）的出现，使得卫星通信的传输容量和性价比有了质的变化。卫星通信具有地域覆盖大、业务种类多、应用领域广、分发效率高、建设速度快、机动性能好、抗毁能力强等天然优势。在“宽带中国”战略实施过程中，加强宽带卫星通信的建设和应用，对于加快构建宽带、融合、安全、泛在的下一代国家信息基础设施，具有重要的保障作用。

二、宽带网络的核心价值

（1）促进经济发展。宽带网络可以促进包括网络图书、报刊、动漫、游戏、音乐、影视、艺术等内容，平板电脑、智能手机、智能电视等产品，应用商店、网络购物等服务在内的信息消费。借助视频营销、视频搜索、视频会议、商务电视等网络应用，可以增强电子商务的功能，从而进一步扩大信息消费。宽带网络可以加快云计算、物联网、移动互联网、智能终端等新一代信息技术产业发展，拉动有效投资，优化经济结构。通过三网融合、两化融合以及电子商务、现代物流、网络金融等现代服务业的发展，可以促进传统产业转型升级，培育新市场、新业态。宽带网络可以变革企业生产经营方式，推动制造业向柔性制造、绿色制造和服务型制造转变；可以加强政府经济运行监测、预测、预警和宏观决策服务能力。

（2）加快科技创新。宽带网络可以带动新一代移动通信、下一代互联网、三网融合、物联网、云计算、大数据、集成电路、新型显示、智能终端、高端软件、高端服务器和信息服务等信息技术的发展。宽带网络有利于聚集和整合全球科技资源，促进全社会科技资源的优化配置；有利于发挥云计算、Web2.0和社交网络在知识学习、传播、分享过程中的协同平台作用，加快学习型组织、创新性国家的建设进程。

（3）推动文化繁荣。宽带网络有利于构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的现代文化传播体系，提高出版、印刷、传媒、影视、演艺、网络、动漫等领域技术装备水平，发展网络出版、网络音乐、网络新闻资讯、网络影视、网络视频、网络游戏、博客等新的网络文化形式，从而推动文化大发展、大繁荣。宽带网络有利于提高文化产业竞争力之外的社会主义先进文化和核心价值观的辐射力和影响力，从而体现和增强国家软实力。

（4）改善民生服务。宽带网络有利于发展在线教育，实现优质教育资源共享；有利于发展远程医疗，开展网络化医疗应用；有利于建设就业和社会保障信息服务体系；有利于汇聚民意民智，建设智慧城市，更好地提供各种公共服务，提高居民的幸福指数。

（5）支持国防建设。宽带网络有利于军用网络设施依托公众网络提高安全可靠、应急响应和动态恢复能力；有利于通过公众网络和军用网络资源的共享共用，增强国家网络空间竞争优势和安全保障能力。

三、卫星通信的独特作用

1. 实施宽带普遍服务，消除宽带鸿沟

让人们平等地享受通信带来的发展机会和福利，是宽带网络建设和社会经济发展的重要目的之一。然而，宽带网络建设本身并不能完全实现这个目的，甚至可能会扩大地域和人际之间的差距，即出现所谓的数字鸿沟或宽带鸿沟。

2002年以来，我国的宽带发展卓有成效。但是，中、西部与农村地区的网络覆盖率仍然较低，而且与东部发达地区的差距有扩大的趋势。到2012年底，我国农村宽带用户为4076万户，仅占全国23.3%；人口普及率仅为6.3%，比城市落后12.6%；中、西部宽带用户分别为4424万户和3598万户，人口普及率分别落后东部6.7%和7.3%。可见，实施普遍服务是必然的要求。

卫星通信具有地域覆盖面大、通信费用与距离无关的特点，这决定了它在实施宽带普遍服务过程中占有不可替代的地位。虽然欧美宽带较为发达，但美国仍有700多万家庭没有接入宽带网络，而欧洲也有1300万家庭不能得到宽带服务。为寻求实施宽带普遍服务的有效方式，美国联邦通信委员会（FCC）启动一项名为“巴士宽带行动计划（OBI）”的研究。OBI 1号技术文件认为，通过卫星通信为美国最难服务的25万家庭用户提供宽带接入，可以节省一半以上的成本。而一项得到美国ViaSat公司支持的专题研究发现，OBI研究过高地估计了卫星通信的成本，过低地估计卫星通信的技术进步速度。该研究证明，即便依据FCC提供的数据，卫星通信也是一种最有效的宽带普遍服务实施方式。通过卫星通信为地面难以服务的美国300万家庭提供宽带接入，大约需要18亿美元的资助，而通过地面网络，则需要230亿美元。

为了有效实施宽带普遍服务，2010年，美国政府专门为宽带卫星通信服务拨款1亿美元，美国HNS，ViaSat等宽带卫星通信运营公司是主要受益方。此外，加拿大也在国家宽带基金计划中特别安排部分经费，用于边远地区的宽带卫星网络建设和服务；欧盟也已经将宽带卫星通信技术纳入未来的宽带计划之中。

2012年，美国ViaSat公司发射了国际上迄今最为先进的宽带卫星通信系统—— ViaSat-1。其系统容量达140Gb/s，可以向北美地区100万用户提供名为Exede12的宽带服务，下载和上传速度分别为12Mb/s，3Mb/s。截至2013年3月底，Exede12用户已达51.2万户。NSR预测，到2021年，全球宽带卫星通信宽带接入用户总数将达到810万，而Euroconsult估计更为乐观，到2019年，用户数量就可能达到1190万。

我国地域辽阔、人口众多、地理环境复杂、宽带基础设施相对薄弱、中东西部发展水平差距较大、海外机构分布较广，这决定了卫星通信是实施宽带普遍服务、消除宽带鸿沟的必要方式。即便在可以优先使用无线和移动宽带网络的地方，宽带卫星通信也可以通过中继回传的方式，发挥间接的支撑作用。

2. 保障宽带网络安全，支撑军用宽带通信

宽带网络的应急通信和抗毁能力是网络安全的重要方面。卫星通信所具有的可靠性、灵活性、机动性，以及视频和多媒体传输能力，使得它成为自然灾害等突发事件发生后，及时地保持通信畅通、保障指挥调度、进行应急处理、恢复通信能力、减少经济损失的重要手段。2005年美国卡特里娜飓风、2007年秘鲁大地震、2008年我国汶川特大地震、2010年海地大地震等重大自然灾害应急救援经验表明，卫星通信是应急通信的最后屏障。2010年，我国青海玉树地震中，中国移动“超级基站”在市电中断的情况下仍然能够正常工作，充分证明了卫星通信的抗毁能力。2008年汶川地震发生后，我国很快建立了一套包含卫星通信在内的应急通信体系。在下一轮宽带网络建设过程中，仍需发挥宽带卫星通信在电路灾备、应急通信等网络安全中的保障作用。

与商用相比，军用对卫星通信的依赖更强。卫星通信所具有的广域覆盖、机动抗毁和快速反应的信息传递能力，使得它在军用通信中具有不可替代的地位。出于可靠性、安全性、经济性等方面的考虑，世界很多国家，特别是美国，不仅大力发展军用卫星通信系统，而且采取寓军于民、军民融合的发展策略。目前，美国海上军用通信80%由卫星通信系统来完成。美军宽带通信需求主要由“国防卫星通信系统（DSCS）”、“全球广播业务（GBS）”和商用卫星系统所支持。其中，商用卫星提供的卫星通信能力占80%以上。美军对卫星通信能力的系统开发，以及对于商用卫星的综合利用，不仅保证了其通信需要，而且有力地促进美国卫星产业的技术进步和规模化发展。

由此可见，卫星通信是支撑我国军用宽带通信和国防现代化建设的重要手段。寓军于民、军民融合的发展策略将为我国商用卫星通信产业发展注入新的活力。

3. 实现宽带网络无缝覆盖，促进信息服务天地融合发展

随时随地进行多媒体通信是人们的基本需求，而只有借助卫星移动通信、基于VSAT的“动中通”，以及新一代Ka频段宽带卫星通信系统，才能满足个人以及机载、车载、船载等平台用户的这一需求。

与地面移动通信相对应，到目前为止，L和S频段的静止轨道卫星移动通信已经先后发展了四代。其中，典型的第三代系统有印度尼西亚的ACeS以及阿联酋的Thuraya，典型的第四代系统有Inmarsat公司的Inmarsat-4。第四代部署于2008年前后，主要特点是采用辅助地面组件技术（ATC），为用户提供天地融合的4G服务。ATC技术可让用户终端在系统的控制下，自动在辅助地面网络（ATN）和天基网络（SBN）之间进行无缝切换。目前，美国Light Squared和Dish Network公司都在建设基于ATC技术的第四代卫星移动通信系统。虽然还存在频率干扰等方面的现实问题，但是，它们代表技术和应用的发展方向。

L和S频段卫星移动通信的系统容量和接入速度都较为有限。为了提高接入速度，基于C，Ku频段VSAT的“动中通”应运而生。“动中通”可以广泛应用于机载、车载、船载等通信环境。其中，机载应用前景最为广阔，已经成为全球各大民航公司的一个卖点。为此，Intelsat，Inmarsat，Viasat等卫星通信运营公司都在积极开拓这项业务。

为了进一步提高系统容量和接入速度，Inmarsat将于2 014年完成三颗K a频段多点波束H T S——I n marsat-5的发射，并构建全球无线宽带网络——Inmarsat Global Xpress，其下载和上传速度分别达到50Mb/s，5Mb/s。Inmarsat-5的出现不仅将卫星移动通信和“动中通”的服务能力推向一个新的高度，且进一步模糊了移动、固定、广播三大卫星通信系统之间的界限。

目前，我国交通运输业正在蓬勃发展之中，全球性的经济贸易等活动日益频繁。到2015年，我国仅民航客运量就将达到4.5亿人次，由此形成了一个可观的新兴宽带市场，而宽带卫星通信将为此提供无缝覆盖的服务能力。

包含卫星通信在内的卫星产业同时属于通信和太空产业，也是信息产业的重要组成部分。卫星工业协会（SIA）发布的2013年最新研究报告显示，自2001年以来，全球卫星产业的平均增长率达10%。到2012年，全球卫星产业收入达1895亿美元，分别占全球空间产业的62%、全球电信产业的4%。在卫星产业中，以卫星通信为绝对主体的服务业占60%的份额。

当今，信息产业进入全面融合发展阶段。不仅有电信、广播和计算机的三网融合，电信、计算机和内容的3C融合，还有移动通信、导航定位和地理信息的3G融合，卫星遥感地图与互联网、移动互联网的融合，卫星移动通信和地面移动通信的ATC融合，卫星广播与卫星移动通信的移动多媒体广播融合，卫星固定通信与卫星移动通信的“动中通”融合，卫星固定通信与卫星广播的直播到户（DTH）融合等。

卫星通信是卫星产业中经济规模最大、产业化程度最高的部分，而宽带是卫星通信的发展方向。Ka频段多点波束HTS不仅可以提供宽带接入、电视直播、基站中继、远程教育、视频分发、新闻采集、企业联网、机载通信等信息服务，而且可以带动频率和轨道等战略性空间资源的开发和利用、卫星平台技术的进步，加速信息产业天地一体化进程，为信息消费、信息服务、信息产业赋予新的内容。

4. 优化宽带基础结构，提高宽带网络运行效率

宽带网络建设是三网融合和互联网发展的必然要求。按照中国工程院李幼平院士的学术理论，三网融合是电信网、广播网先后融入互联网的过程。电信网融入互联网，造就了“各献所知”的信息环境，让互联网获得了一种普适、通用的基础设施。IPTV，OTT互联网电视等互动和社交性应用的兴起，使得视频流量迅速成为互联网数据的主流。相关数据表明，在2011年末，视频就占全球消费者互联网流量一半以上，到2017年，其占比将上升至70%。

相对来讲，宽带网络带宽供应总是有限的，而流量需求却是无限的。在“各献所知”、网状分组转发和视频增长三个因素的综合作用下，互联网自然会出现“内容难以管控，视频难以通畅”的困境。然而，互联网应用同样服从二八原理，即百分之八十的用户经常访问百分之二十的内容。这样，在分组转发这个主体结构基础上，增添一种“卫星广播和用户端存储”的“播存结构”作为次级结构，形成一个骨干带宽和边缘存储资源相互补充的双结构互联网，将用户经常访问的网站内容，特别是视频内容，透过卫星通信广播网络，向用户端存储器上分发，就可以到达“内容可管、视频流畅”、“各取所需”的目的。2004年6月，清华大学力合公司曾经透过卫星网络做过一播存实验，发现一个32Mb/s的卫星广播频道有能力每24小时把超过345GB的内容，直接地送到处于互联网边缘的用户端。可见，其能力之强，效率之高。

李幼平院士提出的双结构互联网目前还只是一种理论模型，而2006年ETSI在其TS 102 442-2 V1.1.1技术规范书里，基于3GPP的多媒体广播和组播（MBMS）原理，提出了面向2G和3G移动通信系统终端用户的卫星版多媒体广播和组播系统——S-MBMS。S-MBMS提供广播和组播两种业务承载模式，实际上就是一种双结构的移动互联网原型系统。

现实中，卫星通信广播与宽带网络结合应用最为具规模和效益的，当属由欧广联（EBU）所倡导的混合广播宽带电视（HbbTV）。通过DVB和OTT的结合，HbbTV帮助电视广播运营行业把握互联网和宽带发展机遇，为用户提供单向广播和双向交互等综合服务。目前，HbbTV应用模式已开始从欧洲向中国、美国、澳洲以及东南亚等地延伸。HbbTV本来的目的并非为了优化互联网结构，但客观上恰好具有“内容可管、视频流畅”的效果。

目前，优化互联网基础结构、提高网络运行效率的主要措施，是通过专用的内容分发网络（CDN），将用户经常访问的内容投递到互联网的边缘服务器上，让用户就近访问。2012年，超过一半的互联网视频由CDN承载。预计到2017年，将达到三分之二，这从另一方面方面也反映了互联网结构优化的必要性。然而，相关研究表明，当视频访问用户超过一定数量时，CDN的运行成本就要超过卫星广播网络。对于高清、超高清视频而言，后者优势就更加明显。

当下，我国正在推进三网融合、积极发展高清电视和互联网电视。出于文化安全和舆论宣传管理方面的考虑，广电部门对互联网电视播出机构实行集中化管制，这在客观上为宽带卫星通信介入CDN市场，提供互联网电视内容投递等服务，继而发挥优化宽带网络基础结构、提高宽带网络运营效率的作用提供了机会。

四、结束语

宽带网络的价值主要表现在经济、科技、文化、民生、国防等几个方面。卫星通信在全球电信产业中所占比例虽然不大，但是社会效益极其显著。它对于宽带、融合、安全、泛在的下一代国家信息基础设施构建，以及三网融合进程推进、宽带网络价值提升、宽带网络普遍服务实施和数字鸿沟消除、宽带网络安全保障和军用通信支撑、宽带网络无缝覆盖和天地融合发展、宽带基础结构优化和网络运行效率提高等，都具有重要的作用和深远的影响。

见www.dcw.org.cn