衛(wèi)星通信行業(yè)的技術(shù)應(yīng)變與商機(jī)

隨著光通信技術(shù)的進(jìn)步和光纜骨干網(wǎng)的拓展并投入使用，衛(wèi)星通信在通信干線方面的地位已大不如前。地面數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的發(fā)展和完善也使ＶＳＡＴ專用網(wǎng)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信線路的發(fā)展勢(shì)頭受到阻礙。１９９７年的亞洲金融風(fēng)暴曾使區(qū)內(nèi)的衛(wèi)星通信業(yè)一度蕭條。近兩年來，因互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展而引起的通信容量短缺，使衛(wèi)星通信行業(yè)又重現(xiàn)繁榮景象。但是，目前的資源緊缺現(xiàn)象可能在數(shù)年內(nèi)被新增的通信容量所填補(bǔ)。業(yè)內(nèi)人士應(yīng)該居安思危，將衛(wèi)星通信和其他通信方式作對(duì)比分析，順勢(shì)而變，研究最適合于衛(wèi)星通信的新技術(shù)和新應(yīng)用。


一、衛(wèi)星通信在接入網(wǎng)方面的應(yīng)用


可用于衛(wèi)星通信的頻率資源和軌位資源是有限的，長距離的微波傳輸帶來長時(shí)延，傳輸質(zhì)量也容易受氣候條件的影響。因此，衛(wèi)星通信在通信容量和傳輸質(zhì)量上都比不上光通信。隨著洲際和國內(nèi)的光纜干線容量的不斷擴(kuò)張，通信骨干網(wǎng)中的衛(wèi)星通信部分將逐漸退居拾遺補(bǔ)缺和災(zāi)害備份的地位。由于接入網(wǎng)及其中的最后一公里已經(jīng)成為目前寬帶數(shù)據(jù)通信的瓶頸，接入網(wǎng)將成為今后的長期建設(shè)重點(diǎn)。衛(wèi)星通信應(yīng)該發(fā)揮其對(duì)距離不敏感、和適于點(diǎn)到面廣播的特點(diǎn)，在接入網(wǎng)中占據(jù)一定的份額。


寬帶數(shù)字接入網(wǎng)中最適宜于直接進(jìn)入用戶家庭的技術(shù)方式無疑是ｘＤＳＬ和Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ。衛(wèi)星通信應(yīng)該揚(yáng)長避短，與上兩種方式互補(bǔ)，而不作全面和直接的競(jìng)爭(zhēng)。衛(wèi)星通信的優(yōu)勢(shì)在于，它能很方便地連接光纜覆蓋范圍之外的農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)，它對(duì)整個(gè)服務(wù)區(qū)的覆蓋相當(dāng)于由多個(gè)交換機(jī)及其用戶接口所構(gòu)成的交換網(wǎng)和接入網(wǎng)，它的直接廣播方式也比ＡＴＭ等的通過多次復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)而實(shí)現(xiàn)的多播方式效率更高。衛(wèi)星通信在接入網(wǎng)中的應(yīng)用有其特殊性，它的涵蓋范圍可以包括部分核心網(wǎng)、邊緣網(wǎng)、以及接入網(wǎng)的大部分。衛(wèi)星通信可以直接與用戶終端相連，也可以只連到集團(tuán)接收點(diǎn)，再通過ｘＤＳＬ或Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ等方式與用戶相聯(lián)接。


衛(wèi)星通信在接入網(wǎng)中的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是ＬＭＤＳ。這兩種方式都適宜于提供最后一公里的寬帶接入，但其設(shè)備和安裝成本都高于ｘＤＳＬ和Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ，因此都不太適合用于接入網(wǎng)的最后５０米。 ＬＭＤＳ的優(yōu)勢(shì)在于帶寬，其數(shù)據(jù)速率為Ｇｂｐｓ量級(jí)，通過劃分扇區(qū)還可實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用。ＬＭＤＳ的弱點(diǎn)則為，建在鄰近制高點(diǎn)上的發(fā)射站到用戶接收端之間的視距傳送，比衛(wèi)星通信更容易受到其他建筑物的遮擋；５公里的覆蓋半徑大于衛(wèi)星通信的雨區(qū)穿越距離，Ｋａ頻段的降雨衰耗所引起的通信中斷幾乎無法避免。ＬＭＤＳ和衛(wèi)星ＩＰ廣播都還沒有統(tǒng)一的通信協(xié)議和設(shè)備規(guī)范，各家廠商所提供的設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)互換。與衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播方式相比，ＬＭＤＳ比較容易獲得頻率資源，但其設(shè)備成本因尚未廣泛使用而較高。考慮到目前硬盤的讀寫速度只在Ｍｂｐｓ和１０ Ｍｂｐｓ量級(jí)，接入網(wǎng)未必需要大量的高于１５５ Ｍｂｐｓ的傳輸速率，而且ＬＭＤＳ基站接入核心網(wǎng)的帶寬也未必能達(dá)到Ｇｂｐｓ級(jí)，ＬＭＤＳ的大帶寬并不能起到?jīng)Q定性的作用。衛(wèi)星接入可以憑借其它優(yōu)勢(shì)，在競(jìng)爭(zhēng)中勝出。


二、衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播與ＩＤＣ的結(jié)合


衛(wèi)星通信行業(yè)的傳統(tǒng)運(yùn)作方式是空間系統(tǒng)和地面系統(tǒng)分段經(jīng)營。為了高效率而低成本地開拓衛(wèi)星接入網(wǎng)業(yè)務(wù)，衛(wèi)星操作者、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者和ＩＰ業(yè)務(wù)服務(wù)商應(yīng)該考慮以合作經(jīng)營的方式開發(fā)市場(chǎng)。常見的合作業(yè)務(wù)有Ｔｅｌｅｐｏｒｔ和Ｄｉｒｅｃｔ ＰＣ等。衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播還可在ＩＤＣ（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）的運(yùn)作中發(fā)揮作用。


ＩＤＣ主要向ＩＳＰ、ＩＣＰ和工商用戶提供服務(wù)器托管或代理服務(wù)器業(yè)務(wù)，以降低用戶在服務(wù)器安裝和維護(hù)上的成本。ＩＤＣ為置于其中的服務(wù)器提供與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨干網(wǎng)的寬帶連接。用戶和訪問者到服務(wù)器的連接則需通過數(shù)據(jù)專線、或者采用撥號(hào)上網(wǎng)方式。我國已有多家通信和互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)營者分別在多個(gè)區(qū)域中心城市開展ＩＤＣ業(yè)務(wù)。為了便于在各地就近提供服務(wù)，主要的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)者可能在多個(gè)城市的ＩＤＣ分別設(shè)置服務(wù)器，并行展開大致相同的業(yè)務(wù)。


如果改用衛(wèi)星鏈路提供ＩＤＣ到用戶和訪問者的通信連接，在衛(wèi)星信道有足夠帶寬的前提下，ＩＳＰ和ＩＣＰ們只需將其服務(wù)器托管在一個(gè)ＩＤＣ中，就可以向全國各地的用戶提供服務(wù)。ＩＳＰ為其用戶所提供的主要業(yè)務(wù)為對(duì)萬維網(wǎng)的瀏覽訪問。由于被訪問的網(wǎng)站相對(duì)比較集中，ＩＳＰ通常采用代理服務(wù)器和緩存方式，將熱門站點(diǎn)的網(wǎng)頁內(nèi)容存儲(chǔ)在本地硬盤中。當(dāng)代理服務(wù)器收到用戶的訪問請(qǐng)求時(shí)，先檢查在緩存中是否已存有相應(yīng)的內(nèi)容，若是，則將其取出并且傳送給用戶。該方式可以減少信息在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨干網(wǎng)中的傳遞，并且縮短瀏覽時(shí)的訪問時(shí)間。通過代理服務(wù)器訪問網(wǎng)頁仍屬于拉?。ǎ穑酰欤欤┓绞?，即服務(wù)器按照不同用戶的請(qǐng)求，逐次分別下載網(wǎng)頁。利用衛(wèi)星通信的廣播特性，ＩＳＰ可采用推送（ｐｕｓｈ）方式，將有關(guān)信息一次性地向所有的潛在訪問者發(fā)送。信息將被存儲(chǔ)在接收端的計(jì)算機(jī)或機(jī)頂盒的硬盤中，供用戶在需要時(shí)逐頁取出瀏覽。與逐次傳送方式相比，廣播方式可以大幅減少ＩＳＰ與訪問者之間的通信量。ＩＳＰ向收費(fèi)用戶發(fā)送的廣播信息可采取條件接收方式，而用戶對(duì)過濫的免費(fèi)信息也有權(quán)選擇地拒收。


用戶與ＩＤＣ之間的衛(wèi)星接入可分為集團(tuán)接收和個(gè)體接收兩種方式。個(gè)體接收用戶采用小口徑單收天線。ＩＤＣ可為ＩＳＰ和ＩＣＰ們?cè)诟鞯靥峁┓聪蛐畔⒌霓D(zhuǎn)駁服務(wù)，使用戶可以通過本地?fù)芴?hào)上網(wǎng)方式與有關(guān)的ＩＳＰ或ＩＣＰ建立聯(lián)系。集團(tuán)接收用戶可采用中等口徑的雙向天線。集團(tuán)中的個(gè)別用戶可以通過ＬＡＮ、ｘＤＳＬ或Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ與Ｈｕｂ相連，并且通過Ｈｕｂ和ＩＤＣ與有關(guān)的ＩＳＰ或ＩＣＰ建立聯(lián)系。


三、新技術(shù)的開發(fā)與利用


經(jīng)過十多年的努力，國內(nèi)的通信產(chǎn)業(yè)在程控交換和移動(dòng)通信等方面都已取得長足的進(jìn)展。但是，衛(wèi)星通信設(shè)備（除天線外）的國產(chǎn)化仍不成氣候。早年能獨(dú)立研制成套設(shè)備的科研院所、以及曾打算開發(fā)國產(chǎn)ＶＳＡＴ系統(tǒng)的國企大廠都擋不住洋貨的入侵，似乎只剩一家小型企業(yè)尚能占據(jù)數(shù)字解調(diào)設(shè)備的部分市場(chǎng)。當(dāng)程控交換和移動(dòng)通信領(lǐng)域的工程師們相互滲透、共同發(fā)展的同時(shí)，衛(wèi)星通信和其他通信行業(yè)之間的學(xué)習(xí)和互補(bǔ)似乎并不多見。有關(guān)的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)和主管部門應(yīng)該制定優(yōu)惠政策，引導(dǎo)相鄰行業(yè)的專業(yè)力量投入衛(wèi)星通信設(shè)備的研制和開發(fā)中來，并且引導(dǎo)設(shè)備研發(fā)單位重視和參與ＩＴＵ－Ｒ相關(guān)專業(yè)研究組的活動(dòng)。因?yàn)橹挥行录夹g(shù)的開發(fā)者才能對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提出真知灼見，也只有了解并熟悉行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改過程，才能追近世界先進(jìn)水平。


在通信衛(wèi)星的研制方面，大功率、密集點(diǎn)波束、以及星上交換等高新技術(shù)離我們還很遠(yuǎn)，目前不妨給機(jī)會(huì)研制傳統(tǒng)功能的中小衛(wèi)星。衛(wèi)星的研制單位應(yīng)從加強(qiáng)成本核算著手，走進(jìn)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)?？繃叶彦X而換來的，衛(wèi)星平臺(tái)相當(dāng)于Ｈｕｇｈｅｓ ６０１、而有效載荷卻只及Ｈｕｇｈｅｓ ３７６的通信衛(wèi)星是沒有商業(yè)前途的。


在ＶＳＡＴ系統(tǒng)的研制和開發(fā)上，國內(nèi)曾有過投入，也積累了一些經(jīng)驗(yàn)。形成不了產(chǎn)品的原因可能在于不能長期集中攻關(guān)力量、不能保證工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、以及硬件的集成化程度低，關(guān)鍵也許還在于申請(qǐng)到撥款的部門寧可重復(fù)引進(jìn)國外的系統(tǒng)和設(shè)備。從長遠(yuǎn)看，光纜和蜂窩都不能覆蓋我國的大片人口低密度區(qū)域，衛(wèi)星通信設(shè)備的需求將是大量和持續(xù)的。國內(nèi)的通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)能從中發(fā)現(xiàn)商機(jī)。近期可在調(diào)制解調(diào)、糾錯(cuò)編解碼、數(shù)據(jù)復(fù)用解復(fù)用、ＤＶＢ壓縮和編解碼、以及射頻設(shè)備等方面占領(lǐng)并且擴(kuò)大市場(chǎng)份額。鑒于信息爆炸將加劇帶寬的緊缺，對(duì)速率／帶寬轉(zhuǎn)換效率更高的調(diào)制方式、以及能大幅度提高抗干擾能力的糾錯(cuò)方式等研究成果，應(yīng)能換取較高的經(jīng)濟(jì)利益。


中國電信還在對(duì)ＩＤＲ結(jié)合ＤＣＭＥ的衛(wèi)星信道進(jìn)行擴(kuò)容，以用于地面線路的備份。ＩＤＲ是產(chǎn)生于１９８０年代前期的、與ＩＳＤＮ相匹配的技術(shù)。ＤＣＭＥ設(shè)備只能壓縮話音信道，對(duì)日益增多的數(shù)據(jù)信道毫無幫助。很難想像這些新擴(kuò)容的設(shè)備還能被用上十年。預(yù)分配帶寬的點(diǎn)到點(diǎn)ＩＤＲ載波對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬資源和功率資源的利用率都不夠高。相比之下，ＡＴＭ的信元交換方式似能直接或經(jīng)改造后用于衛(wèi)星通信：在地球站的ＶＰ交換機(jī)中，擬發(fā)往多個(gè)遠(yuǎn)端站的信元只被送往一個(gè)出口隊(duì)列，經(jīng)調(diào)制后上行；每個(gè)地球站只發(fā)送一個(gè)上行載波；該載波將被所有相關(guān)的遠(yuǎn)端地球站接收并解調(diào)；解調(diào)后的數(shù)據(jù)流被送往遠(yuǎn)端站內(nèi)的ＶＰ交換機(jī)；經(jīng)過對(duì)ＶＰＩ的檢測(cè)，無關(guān)的信元將被拋棄，只有ＶＰＩ指向本地的、由其它ＡＴＭ交換機(jī)發(fā)來的信元才被相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)。每個(gè)地球站所發(fā)送上行載波的數(shù)據(jù)速率是恒定的，但在該載波中被發(fā)往某個(gè)特定的遠(yuǎn)端站的數(shù)據(jù)量是可變的。通過動(dòng)態(tài)地按需調(diào)整發(fā)往各個(gè)遠(yuǎn)端站的數(shù)據(jù)量，可使上行載波的帶寬資源得到高效利用。由于包括單播和多播的所有信息都只需被傳送一次，衛(wèi)星ＡＴＭ方式可以提高在廣播和多播時(shí)的傳輸效率。由于每個(gè)地球站只發(fā)送一個(gè)寬帶上行載波，轉(zhuǎn)發(fā)器上的載波數(shù)遠(yuǎn)少于采用ＩＤＲ方式時(shí)。轉(zhuǎn)發(fā)器在工作于單載波或少量載波時(shí)可以降低輸出回退量，從而更有效地利用功率資源?？紤]到ＡＴＭ方式因信頭開銷較大而影響了傳輸效率，衛(wèi)星信道的帶寬容量又遠(yuǎn)低于光纜，用衛(wèi)星信道傳輸ＡＴＭ信元時(shí)應(yīng)避免再加物理層開銷。