卫星通信新业务的发展概况

王洪良 申响 裴朝伯

1.96946 部队；2.河北神舟卫星通信股份有限公司

经过数十年的发展，卫星通信在移动和广播电视等方面都得到了广泛的应用，并取得了一定的成就。尤其是20 世纪90 年代以后，卫星通信、卫星直播服务、宽带多媒体服务等新型服务快速发展，卫星通信已逐渐融入到人们的日常生活中。如何充分利用它的优越性，为它提供一个精确的位置，从而推动它的发展，是一个值得认真思考的问题，基于此，本文介绍了一些新的发展方向。

1 卫星通信技术简述以及存在的问题

1.1 卫星通信技术简述

卫星通讯的基本工作原理是：利用一颗人造地球卫星作为一个中继点，并由该中继点向外传送无线电波，以实现信息的传送。卫星通讯系统的基本构成如图1 所示。卫星通信技术既有它的优势，也有它的缺点，它的优势是覆盖范围比较广、传输的信息容量大、通信质量较高，并且可以在全球范围内进行无缝连接；而缺点则是它的信息传输速度比较慢，并且会有延迟[1]。

图1 卫星通讯系统基本构成图Fig.1 Basic composition of satellite communication system

1.2 存在的问题

目前，卫星通信正逐渐被应用于交通、公安、应急、消防、救灾、环保等领域。尽管在国防、海洋等方面有了大量的应用，但相对于其他方面而言，还存在着一些问题：如缺乏针对性、卫星通讯的体系结构不够灵活、缺少对终端、网络等方面的支持。这就制约了我国卫星通讯新业务的开展，使我国卫星通讯产业面临严峻的挑战。

2 卫星通信新业务

2.1 宽频带服务

在卫星通信领域，宽频带卫星通信是一种全新的理念，旨在实现对多种多媒体、高速互联网等业务的全方位传输。卫星通信在大规模稀疏路由、立体通信等方面具有其他通信手段所不能及的优点，能够使用户随时随地地从互联网中快速获取信息。目前，我国的互联网，特别是宽频网的发展并不成熟，与陆地通信系统相比，尽管它的延迟比较大，但是也有一些陆地网络所不能及的优势：（1）覆盖面很广、对距离不敏感、全方位覆盖能力很好，并且组网很灵活；（2）快速的网络建设、成熟的技术和稳定的标准；（3）能灵活使用并扩大传送讯息的频带；（4）良好的连接性能、低廉的价格等。尤其是在欠发达地区，因为费用较高，很难建立陆基网络，因此，可采用卫星宽带接入网。卫星宽频带大数据广播具有“点对多点”的特点，将会是一种面向全国范围内的快速传播方式。通过这种方式，使远距离的使用者能够以极少的成本，获得更多的因特网资源，并有效地保护自己免受恶意网站的侵害。

2.2 多媒体传输

多媒体技术是一种新型的信息交流方式，它并不是简单地把声音、文字、图形和图像等几种媒体叠加后呈现在人们面前，而是通过有机的信息整合，使人们得到最佳的音像[2]。交互是多媒体信息传播的基本特征，它不仅需要多媒体数据的高质量传输，而且还需要信息反馈。在多媒体应用日益广泛的今天，传统的网络结构已经不能满足人们的需要，因此，对网络化技术提出了更高的要求。首先，为适应各种多媒体通讯的需要，要求多媒体通讯系统具有更高的带宽和更高的数据传输率；其次，在降低了数据传输可靠性的同时，也要确保数据传输的实时性；最后，在多媒体通讯网络中，需要保证准确的同步性（跨介质和内部介质）。利用因特网进行音像等多种媒体服务是当今产业发展的热点，而卫星通信作为一种多媒体信息的传播方式，理应得到应有的发展。

卫星的宽频、大容量特点，特别适合在网络环境下进行多媒体教学，并在现有的网络环境下，实现了对信息资源的有效利用。使用卫星宽带访问因特网，通过这种方式，能够将优秀老师的教学内容实时、流畅地传递到每个用户手中，使得更多的学生能够参与到他们的教学当中，从而使所有的远程用户都能够获得海量的知识。提供更高水平的教育和教学信息。利用BBS 和聊天室等网络平台，开展在线讨论、在线答疑、在线辅导、在线互动，这种方式，既能节省教师在示范和实验演示方面的花费，又能给教师提供更多的时间和更多的方法，最终提高教师的教学质量。

另一个新兴的多媒体应用就是使用因特网进行多用户视频会议。与其他应用相比，多用户视频会议在上行和下行时均要求相同的带宽，流量是对称的。这样的多点会议，每个与会者都必须在因特网上与特定的服务器相连（由服务器控制会议的进程），若使用卫星通讯系统，则只需一次跳跃即可将客户机与服务器相连，两次跳跃即可实现客户机与服务器的远距离互联。

2.3 光纤骨干网延伸

卫星能够到达光纤无法到达的区域。在《2003 年度珠峰攀登计划》中，央视现场直播了成功“登顶”珠峰的手机通讯[3]。在世界最高峰，实现了通讯与电视转播，可见卫星通讯能够实现对陆基网络的有力补充。卫星通讯可用作光纤主干网络的扩展。利用卫星为珠峰登山活动提供通讯链接，这是在极端环境中的一次尝试，表明了其自身的发展潜力，同时也充分展示了其在极端环境中无可取代的特点。

当前，链路带宽是制约网络发展的瓶颈之一。尽管在未来的发展趋势中，光纤铺设仍将成为增加通信容量的主要手段，而地基光纤网的快速发展将会给卫星通信带来巨大的竞争压力，但是，在与其他传输介质的竞争中，卫星通信仍有较大的发展空间。一般而言，宽带网络的构架可分为三层：主干网络、城域网络和社群网络。宽带社区网络的建设，所要解决的就是通常所说的“最后一公里”，即从一个光学节点到每一个客户的家中，距离不能大于2 公里。例如，如果骨干网是一光纤网，而顾客接入仍采用窄带方式，比如，电话拨号或者 ISDN都不能提高整个网络的速率。尽管从长期来看，光纤到户是一种较好的解决“最后一公里”的方法，但目前的光纤到户方法仍有一些缺点，如造价较高、施工进度较慢。要充分发挥卫星通信网的独特优势，以及链路的通讯成本与传输距离无关的优势，真正实现全球互联。

2.4 卫星通信技术在广播电视领域中的应用

我国是一个人口大国，由于人口基数大，我国的电视机数量高达3.5 亿台，各类电视媒体机构数千家，有线电视的用户量也超过了9000 万。卫星电视的订户，更是达到了接近2000 万。目前，一些电视界的专家认为，我国发展卫星电视的业务已经比较成熟，获得了发展DBs 的轨道和频道，在“村村通”的发展上，已经具备了一些卫星广播的经验，并且得到了广大群众的拥护，自己开发的RD 也已经进入了市场。

2.5 卫星通信技术在计算机网络领域中的应用

卫星通讯技术的应用，主要是为计算机网络提供一个宽带网络。而其所提供的宽带是一项固定的网络业务。目前，在世界范围内，卫星宽带业务的发展方式有两种，一种是在原有VSAT 技术的基础上，研发出新的产品，并充分利用现有的卫星波段资源，迅速建立符合客户需要的宽带网络，从而在与陆地宽带服务的竞争中，获得自己的生存空间；另一种是在高频率范围内，大力发展新的卫星宽频通信系统，以满足新的应用需求，这种方式与地面是互补的。从我国的现状来看，首先，要大力发展卫星宽带通信，国内的运营商要针对用户的需要，为用户提供有针对性的服务；其次，要发展一种新的、可实现全球通讯的宽频卫星通讯系统，最终实现我国自主研制的宽频卫星通信系统。

2.6 其他应用

除此之外，卫星通讯也有其他用途。有了卫星和WLAN 的连接，只要有卫星信号，就可以在任何地方和 Internet 建立联系，完全可以把用户从网络中解放出来。在应急救援中，卫星通讯可以充分利用其优势，因为一旦发生重大地震或台风，就只有它才能提供通讯服务；而在军用领域，卫星通讯系统则能发挥出更大的作用，比如曾经在商用上失败过的铱卫星，如今却在军用上重新焕发了生机；在信息化战争中，各类卫星对情报资料的获取、信息的传递和武器的精准导引，都发挥着极其重要的作用。

3 卫星通信的未来发展趋势

利用氙气引擎、高能太阳能电池、大天线和多点波束（THURYU、 ASES、 TORSS、 GALILEO 等）、窄带信道产生（BUTLER、 DWS、 BUTLER 等）和按需分配（RF 能量）等技术，可以促进通信卫星和卫星通信技术的发展[4]。

3.1 通信卫星向小型化发展

卫星自身的小型化是当今卫星通讯的一个发展方向。世界上许多国家都在不断地制造更大、更重的卫星，以提升其在太空中的灵敏度、容量，并达到一星多能的目的。卫星越大，就越容易受到电磁干扰，越容易被敌人的反卫星武器摧毁。采用多个小型卫星组成网络，取代单个大型卫星，可以有效地改善卫星系统的生存性。

3.2 “互联网+”中的卫星通信

“互联网+”中的卫星通信，是将网络技术应用到传统的卫星通信系统中，并通过“互联网+”的方式，使传统的卫星通信和网络技术相结合，以满足人们对卫星的各种新服务的需要。卫星通信是一种新兴的网络技术，它相对于传统的通信网有着显著的优越性，可以适应“互联网+”时代对新业务的需求。

3.3 卫星通讯和因特网技术的融合

随着卫星通讯与计算机技术的快速发展，卫星因特网技术应运而生。当前，卫星因特网的接入方法是通过宽带卫星实现双向通信，针对目前因特网信息不对称的特点，提出了一种以卫星链路为下行链路，以电话拨号、局域网等其他通信链路为上行链路的数据链路，并以此为基础，发展了一种基于卫星数据的外部交互式通信模式，该模式是目前国际上的研究热点[5]。

3.4 通信宽带化

为满足用户对卫星通信频带的要求，目前，我国的卫星通信技术正逐步向Ka 波段和Q 波段方向发展。使用EHF 波段具有许多其他波段所无法相比的优势：（1）可以极大地提高EHF 波段的容量，极大地缓解已有的频谱拥塞；（2）EHF 波束较窄，具有较强的抗干扰性、抗拦截性，减小了由于核爆引起的信号抖动和衰减。

4 结语

总而言之，卫星通讯的使用机会很多，由公共网络到私人网络，由天空到地面，由海上到山头，无处不在。在乡村和偏远地区，要想获得通信服务，最好的方法就是利用卫星通信。卫星通信技术的应用从根本上解决了我国的通信难题和通信普及性难题。此外，为解决我国在科技、教育、信息等方面的问题，利用卫星进行宽频通信仍然是一种重要手段。