卫星通信行业的技术应变与商机

随着光通信技术的进步和光缆骨干网的拓展并投入使用，卫星通信在通信干线方面的地位已大不如前。地面数据通信网的发展和完善也使ＶＳＡＴ专用网和点对点通信线路的发展势头受到阻碍。１９９７年的亚洲金融风暴曾使区内的卫星通信业一度萧条。近两年来，因互联网的高速发展而引起的通信容量短缺，使卫星通信行业又重现繁荣景象。但是，目前的资源紧缺现象可能在数年内被新增的通信容量所填补。业内人士应该居安思危，将卫星通信和其他通信方式作对比分析，顺势而变，研究最适合于卫星通信的新技术和新应用。


一、卫星通信在接入网方面的应用


可用于卫星通信的频率资源和轨位资源是有限的，长距离的微波传输带来长时延，传输质量也容易受气候条件的影响。因此，卫星通信在通信容量和传输质量上都比不上光通信。随着洲际和国内的光缆干线容量的不断扩张，通信骨干网中的卫星通信部分将逐渐退居拾遗补缺和灾害备份的地位。由于接入网及其中的最后一公里已经成为目前宽带数据通信的瓶颈，接入网将成为今后的长期建设重点。卫星通信应该发挥其对距离不敏感、和适于点到面广播的特点，在接入网中占据一定的份额。


宽带数字接入网中最适宜于直接进入用户家庭的技术方式无疑是ｘＤＳＬ和Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ。卫星通信应该扬长避短，与上两种方式互补，而不作全面和直接的竞争。卫星通信的优势在于，它能很方便地连接光缆覆盖范围之外的农村和边远地区，它对整个服务区的覆盖相当于由多个交换机及其用户接口所构成的交换网和接入网，它的直接广播方式也比ＡＴＭ等的通过多次复制转发而实现的多播方式效率更高。卫星通信在接入网中的应用有其特殊性，它的涵盖范围可以包括部分核心网、边缘网、以及接入网的大部分。卫星通信可以直接与用户终端相连，也可以只连到集团接收点，再通过ｘＤＳＬ或Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ等方式与用户相联接。


卫星通信在接入网中的直接竞争对手是ＬＭＤＳ。这两种方式都适宜于提供最后一公里的宽带接入，但其设备和安装成本都高于ｘＤＳＬ和Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ，因此都不太适合用于接入网的最后５０米。 ＬＭＤＳ的优势在于带宽，其数据速率为Ｇｂｐｓ量级，通过划分扇区还可实现频率复用。ＬＭＤＳ的弱点则为，建在邻近制高点上的发射站到用户接收端之间的视距传送，比卫星通信更容易受到其他建筑物的遮挡；５公里的覆盖半径大于卫星通信的雨区穿越距离，Ｋａ频段的降雨衰耗所引起的通信中断几乎无法避免。ＬＭＤＳ和卫星ＩＰ广播都还没有统一的通信协议和设备规范，各家厂商所提供的设备不能实现互换。与卫星数据广播方式相比，ＬＭＤＳ比较容易获得频率资源，但其设备成本因尚未广泛使用而较高。考虑到目前硬盘的读写速度只在Ｍｂｐｓ和１０ Ｍｂｐｓ量级，接入网未必需要大量的高于１５５ Ｍｂｐｓ的传输速率，而且ＬＭＤＳ基站接入核心网的带宽也未必能达到Ｇｂｐｓ级，ＬＭＤＳ的大带宽并不能起到决定性的作用。卫星接入可以凭借其它优势，在竞争中胜出。


二、卫星数据广播与ＩＤＣ的结合


卫星通信行业的传统运作方式是空间系统和地面系统分段经营。为了高效率而低成本地开拓卫星接入网业务，卫星操作者、网络经营者和ＩＰ业务服务商应该考虑以合作经营的方式开发市场。常见的合作业务有Ｔｅｌｅｐｏｒｔ和Ｄｉｒｅｃｔ ＰＣ等。卫星数据广播还可在ＩＤＣ（互联网数据中心）的运作中发挥作用。


ＩＤＣ主要向ＩＳＰ、ＩＣＰ和工商用户提供服务器托管或代理服务器业务，以降低用户在服务器安装和维护上的成本。ＩＤＣ为置于其中的服务器提供与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨干网的宽带连接。用户和访问者到服务器的连接则需通过数据专线、或者采用拨号上网方式。我国已有多家通信和互联网经营者分别在多个区域中心城市开展ＩＤＣ业务。为了便于在各地就近提供服务，主要的互联网业者可能在多个城市的ＩＤＣ分别设置服务器，并行展开大致相同的业务。


如果改用卫星链路提供ＩＤＣ到用户和访问者的通信连接，在卫星信道有足够带宽的前提下，ＩＳＰ和ＩＣＰ们只需将其服务器托管在一个ＩＤＣ中，就可以向全国各地的用户提供服务。ＩＳＰ为其用户所提供的主要业务为对万维网的浏览访问。由于被访问的网站相对比较集中，ＩＳＰ通常采用代理服务器和缓存方式，将热门站点的网页内容存储在本地硬盘中。当代理服务器收到用户的访问请求时，先检查在缓存中是否已存有相应的内容，若是，则将其取出并且传送给用户。该方式可以减少信息在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨干网中的传递，并且缩短浏览时的访问时间。通过代理服务器访问网页仍属于拉取（ｐｕｌｌ）方式，即服务器按照不同用户的请求，逐次分别下载网页。利用卫星通信的广播特性，ＩＳＰ可采用推送（ｐｕｓｈ）方式，将有关信息一次性地向所有的潜在访问者发送。信息将被存储在接收端的计算机或机顶盒的硬盘中，供用户在需要时逐页取出浏览。与逐次传送方式相比，广播方式可以大幅减少ＩＳＰ与访问者之间的通信量。ＩＳＰ向收费用户发送的广播信息可采取条件接收方式，而用户对过滥的免费信息也有权选择地拒收。


用户与ＩＤＣ之间的卫星接入可分为集团接收和个体接收两种方式。个体接收用户采用小口径单收天线。ＩＤＣ可为ＩＳＰ和ＩＣＰ们在各地提供反向信息的转驳服务，使用户可以通过本地拨号上网方式与有关的ＩＳＰ或ＩＣＰ建立联系。集团接收用户可采用中等口径的双向天线。集团中的个别用户可以通过ＬＡＮ、ｘＤＳＬ或Ｃａｂｌｅ ｍｏｄｅｍ与Ｈｕｂ相连，并且通过Ｈｕｂ和ＩＤＣ与有关的ＩＳＰ或ＩＣＰ建立联系。


三、新技术的开发与利用


经过十多年的努力，国内的通信产业在程控交换和移动通信等方面都已取得长足的进展。但是，卫星通信设备（除天线外）的国产化仍不成气候。早年能独立研制成套设备的科研院所、以及曾打算开发国产ＶＳＡＴ系统的国企大厂都挡不住洋货的入侵，似乎只剩一家小型企业尚能占据数字解调设备的部分市场。当程控交换和移动通信领域的工程师们相互渗透、共同发展的同时，卫星通信和其他通信行业之间的学习和互补似乎并不多见。有关的领导机关和主管部门应该制定优惠政策，引导相邻行业的专业力量投入卫星通信设备的研制和开发中来，并且引导设备研发单位重视和参与ＩＴＵ－Ｒ相关专业研究组的活动。因为只有新技术的开发者才能对行业标准提出真知灼见，也只有了解并熟悉行业标准的制定和修改过程，才能追近世界先进水平。


在通信卫星的研制方面，大功率、密集点波束、以及星上交换等高新技术离我们还很远，目前不妨给机会研制传统功能的中小卫星。卫星的研制单位应从加强成本核算着手，走进市场经济。靠国家堆钱而换来的，卫星平台相当于Ｈｕｇｈｅｓ ６０１、而有效载荷却只及Ｈｕｇｈｅｓ ３７６的通信卫星是没有商业前途的。


在ＶＳＡＴ系统的研制和开发上，国内曾有过投入，也积累了一些经验。形成不了产品的原因可能在于不能长期集中攻关力量、不能保证工艺质量标准、以及硬件的集成化程度低，关键也许还在于申请到拨款的部门宁可重复引进国外的系统和设备。从长远看，光缆和蜂窝都不能覆盖我国的大片人口低密度区域，卫星通信设备的需求将是大量和持续的。国内的通信产业应能从中发现商机。近期可在调制解调、纠错编解码、数据复用解复用、ＤＶＢ压缩和编解码、以及射频设备等方面占领并且扩大市场份额。鉴于信息爆炸将加剧带宽的紧缺，对速率／带宽转换效率更高的调制方式、以及能大幅度提高抗干扰能力的纠错方式等研究成果，应能换取较高的经济利益。


中国电信还在对ＩＤＲ结合ＤＣＭＥ的卫星信道进行扩容，以用于地面线路的备份。ＩＤＲ是产生于１９８０年代前期的、与ＩＳＤＮ相匹配的技术。ＤＣＭＥ设备只能压缩话音信道，对日益增多的数据信道毫无帮助。很难想像这些新扩容的设备还能被用上十年。预分配带宽的点到点ＩＤＲ载波对转发器带宽资源和功率资源的利用率都不够高。相比之下，ＡＴＭ的信元交换方式似能直接或经改造后用于卫星通信：在地球站的ＶＰ交换机中，拟发往多个远端站的信元只被送往一个出口队列，经调制后上行；每个地球站只发送一个上行载波；该载波将被所有相关的远端地球站接收并解调；解调后的数据流被送往远端站内的ＶＰ交换机；经过对ＶＰＩ的检测，无关的信元将被抛弃，只有ＶＰＩ指向本地的、由其它ＡＴＭ交换机发来的信元才被相应转发。每个地球站所发送上行载波的数据速率是恒定的，但在该载波中被发往某个特定的远端站的数据量是可变的。通过动态地按需调整发往各个远端站的数据量，可使上行载波的带宽资源得到高效利用。由于包括单播和多播的所有信息都只需被传送一次，卫星ＡＴＭ方式可以提高在广播和多播时的传输效率。由于每个地球站只发送一个宽带上行载波，转发器上的载波数远少于采用ＩＤＲ方式时。转发器在工作于单载波或少量载波时可以降低输出回退量，从而更有效地利用功率资源。考虑到ＡＴＭ方式因信头开销较大而影响了传输效率，卫星信道的带宽容量又远低于光缆，用卫星信道传输ＡＴＭ信元时应避免再加物理层开销。