卫星宽带 —— 未来因特网之翼

2019-11-03 18:34:20

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供稿：网友

中国通信广播卫星公司中星在线业务部总经理黄锐　　当前，宽带网络建设方兴未艾，各种通信手段都在与宽带进行融合，尤其是地面光纤通信网络，更是在宽带领域中大显身手。目前已成熟商用的光纤通信技术，传输速率可达40~400Gb/s，甚至1600Gb/s的超高速宽带网络也已在建设中，光纤通信的巨大通信能力是其他任何通信手段都难以匹敌的，因此能够在宽带领域中独占鳌头。但这一切并不表明其他通信手段就没有发展宽带的必要了，恰恰相反的是，在未来的宽带网络中，包括卫星通信在内的其他通信手段将起着不可忽视的作用。对服务提供商来说，将通信服务拓展到生活在有线通信网密布的城市中心区之外的人永远是一个大难题，广泛部署电信基础设施的一个主要障碍是成本。在人口密度达到每平方公里5000人的地区投入几百万美元建设地面通信线路是合理的，而在只有几户人家的地区也花这么多钱建设地面宽带线路就不合适了。

　　对于生活在地面通信网范围之外的人来说，无线技术特别是卫星通信技术或许是唯一的解决方案。卫星通信作为一种重要的通信方式，在Internet的推广中发挥了不小的作用。与地面通信系统相比，卫星通信系统虽然有费用昂贵、延时较长等缺点，但却具有这样一些地面网络无法企及的优点：覆盖面广，具有极佳的广播性能，传输不受地理条件的限制，组网灵活，网络建设速度快，投资省，能够灵活高效地利用和扩展带宽。　　由于有了这些优势，几乎从Internet诞生之日起，卫星通信就成为Internet传输领域中一种不可或缺的手段，并且随着Internet的成长和壮大，得到了越来越广泛的应用。大致说来，卫星通信在Internet上的应用经历了三个阶段：

1. 传输骨干网：

　　在Internet发展初期，地面光缆网很不发达，卫星通信以其通达距离远、建设周期短、成本相对低廉的优势迅速占领了相当一部分远程传输的市场，虽然光缆网的建设正在逐步替代卫星线路的使用，但目前国际间的Internet数据传输还是有很大一部分是由卫星来承担的。

2. 接入网：

　　从二十世纪90年代中期美国休斯公司第一次提出卫星宽带的概念开始，卫星宽带接入以其覆盖面广、不受地域限制、信道利用率高、宽带到户等优势被各方看好，特别是对于中国这样幅员辽阔、地理条件复杂、电信基础设施相对薄弱的国家，卫星宽带接入是现阶段大多数地区一个很好的选择。

3. 卫星多播网：

　　卫星通信的真正优势是广播特性和无缝覆盖，这一点是地面网络再怎样发达也无法替代的，广播特性带来信息发布的成本优势，无缝覆盖确保了信息受众的普遍性。从2000年开始，北美陆续出现了数家利用卫星信道构建多播网的新兴公司，根据DTT公司的卫星和Internet报告，目前这一应用的市场正在迅速扩大，业已成为卫星Internet应用中最具活力的部分。

　　一、卫星宽带多播网

　　随着带宽的需求不停地增长，对于Internet的挑战是如何跟上需求和期望值增长的脚步，这不仅仅是一个带宽问题——而是一个基础设施问题，传统的地面Internet是以点对点通信为基础构建的，网络拓扑结构、网络传输设施、网络节点设备等，无不体现着这一设计理念，而Internet上传统的应用如WWW、FTP、Telnet、E-mail等，也都是基于点对点通信的。所有的数字内容、图像和声音被拆分为以字节为计量的包，经过一系列的路由器送到离用户最近的ISP，经常，相同的内容在不同的点之间传输许多次，来保证所有用户的正确接收。这种基础设施的局限性在于：Internet上相当数量的信息是从一个源发给多个接收者的，我们称之为信息广播（Broadcast）或多播（Multicast），这些信息如果利用点对点网络来传输，就会极大地浪费网络资源，降低网络的使用效率。网络上很多实时播送声音与图像的活动，就因为同时上网人数太多，效果大受影响。　　针对这种现状，Internet领域的专家和网络运营者都不约而同地想到了一种新的网络基础设施——可以进行信息广播的骨干网，这一概念被称之为：多播骨干网（Mbone）；这种网络是以卫星等广播信道为基础，通过信息广播或多播的方式，廉价地实现因特网信息从一点到多点的分发，同时减轻地面骨干网的带宽压力。致力于这一领域的公司包括SkyCache、Edgix和iBeam Broadcasting等，正如SkyCache公司CEO Doug Humphrey所说：“全世界正设法勉强将Internet当作广播媒体，但现有的网络基础设施不敷使用，你无法用蛮力逼它就范。”在国内，中国卫星通信的龙头企业——中国卫星通信集团，正凭借着其在卫星空间段资源、卫星通信技术、网络通信技术方面的雄厚实力，构建着符合中国国情的多播骨干网。卫通集团斥资数亿元人民币，在现有的数套卫星宽带网络系统的基础上，通过对这些系统的自主改造和二次开发，构建了“中星在线”卫星宽带多播网，填补了国内在这一领域内的空白。

　　在这些卫星宽带网络系统中，有大名鼎鼎的卫星接入先行者——DirecPC系统，有目前最为流行的ip over DVB系统，还有用于Internet干线传输的双向卫星系统——IPSat和Comtier。其中，DirecPC是所有卫星因特网应用系统中最为成功的，它将高速宽带的传输技术和卫星数据广播技术结合到了一起，以不对称传输方式弥补了地面传输带宽不尽如人意的缺陷，同时又可以利用其下行带宽空闲时间进行数据、音频、视频信号的广播传送。

　　“中星在线”卫星宽带多播网是中国卫星通信集团互联网（CSNET）的重要组成部分，它与CSNET的地面光缆骨干网、宽带城域网和数据中心相结合，通过旁路目前在点对点结构因特网上传输的大量点到多点信息，优化网络结构，提高网络运行效率，降低网络运行成本。目前在中国，多播骨干网还是一个全新的概念，要想让这种网络模式为国人所接受，并真正得以推广和应用，亟需像中国卫星通信集团这样同时具有卫星资源和地面网络资源的大公司介入。作为中国最大的专业卫星公司和国内六家互联网骨干网运营商之一，卫通集团率先进入这一领域，并投入了大量的资金和人才，经过半年多的建设和开发，目前公司已经可以通过“中星在线”平台以及即将建成的多播网数据中心（MDC，Mbone Data Center），为ICP和ISP提供信息多播及缓存服务。内容提供商可以选择将主机托管在MDC，也可以通过卫星或地面线路在MDC做主机镜像，或者由软件系统自动到远程主机上抓取信息，对带宽敏感的网络内容将通过离地球3万6千公里的同步卫星，以高达72Mbps的速率分发到Internet的“边缘”节点——即离最终用户最近的网络节点上，用户可以通过小区局域网、ADSL、HFC等新的宽带接入手段，充分享受宽带内容和高速冲浪的乐趣。

　　卫星多播网的建成必将极大地改善中国因特网的整体结构，提高现有网络的效率，降低网络运行的成本。可以预见，未来ICP的非交互式信息将大量通过该网络进行分发，实时、高效、廉价地传送到本地ISP的缓存中，用户的信息请求可以在本地得到满足，无需通过拥挤的骨干网进行传输，大大提高了服务质量，同时降低了ISP的出口带宽成本。

　　二、卫星宽带接入由于卫星通信本身的特点，它在大区域稀路由、无缝隙通信方面有着其他通信方式无法比拟的优势，可以实现用户在任何时间、任何地点高速地从因特网上获取信息，真正实现了“宽带无处不在”的理想。据统计，到2000年底，全球使用卫星Internet接入业务的用户达到了300万。有人估计，到2005年卫星接入将占有北美10%的高速Internet接入市场。

　　作为地面网络的补充，宽带卫星通信对于地面网络不能到达的不发达地区来说是一种有效的通信方式，在目前网络基础设施特别是宽带基础设施尚不发达的中国，卫星宽带接入不失为一种便捷而廉价的宽带接入手段。目前国际、国内都有很多公司提供卫星Internet接入业务，中国卫星集团利用自身的卫星信道和因特网出口带宽资源，正面向全国开展卫星高速因特网接入业务。接入手段包括以DirecPC系统为代表的单向卫星接入和以IPSat、Comtier系统为代表的双向卫星接入。该业务在中西部地区、边远地区以及某些特殊的行业内受到极大的欢迎。

　　以DirecPC系统为例，该系统利用卫星信道和“外交互式”宽带卫星接入方式，在全国范围内提供高速卫星接入服务。所谓“外交互式”卫星通信，就是指将信息传输的上下行通道分离，一般来讲，下行利用宽带卫星信道，上行采用电话Modem、ISDN、DDN等其他传统方式，充分利用互联网上信息传输的不对称性，实现整个通信过程的高速化。这样一来，既可以利用卫星信道的带宽资源，实现用户端最后一公里（Last Mile）线路的宽带改造，又可以最大限度地降低整个系统的成本，使该系统能够进入千家万户。　　“中星在线”的接入用户可以不受地域限制，只需加装一套0.75m小型卫星天线和一块专用卫星接收卡，并安装相应的驱动软件，即可享用高达400Kps（十倍于传统电话Modem）的上网速度。相比起其它一些地面宽带接入方式，卫星接入具有投资少、建设快、覆盖范围广、性能价格比高的优点，特别适合没有其它宽带接入手段的边远地区和中小城市。

　　卫通集团的卫星接入网主站设立在北京上地信息产业开发区，是CSNET在北京的主结点之一，拥有独立的国际出口并与国际上几家最大的网络运营商相连，与国内其它骨干网络之间也都有互连互通的出口，显然，这将保证“中星在线”用户上网连接的速度和质量。

　　三、卫星宽带信息服务宽带网络的发展经过前一段的狂热和躁动之后已经进入更理性的攻坚阶段，目前制约宽带网络发展的主要因素是缺乏用户需要的内容和服务。正如我们前面所提到的，今天通过地面网络对宽带内容的发送，将穿越Internet上复杂而拥挤的路由，同时，内容提供商、集成商、信息分发商还面临着将内容分发到很多服务器地点的不断增长的费用，而新的应用如远程教育、网上交易等是大数据量的点对多点数据与相对较少的点对点数据传输的结合，而目前主要以点对点构架为基础的Internet，在传输点对多点数据方面存在着传输费用高、传输质量差、容易引起网络拥塞等诸多毛病。

　　卫星通信以它固有的优势在宽带信息服务，特别是在远程教育、网上交易和娱乐等方面有着广泛的应用前景。以远程教育为例，目前，交互式远程教育系统（IDL）正迅速成为许多领先企业、知名大学和政府机构对员工和学生进行教学和培训的整套工具。远程教育主要应考虑两个因素：一是接入，二是服务质量。目前这都制约了以因特网为媒介的远程教育的实现。在许多情况下，因特网接入用于学习并不方便，效果欠佳。尤其对于中国而言，不平衡的网络覆盖比例和相对较低的线路质量成为基于因特网的远程教育发展缓慢的主要原因。服务质量的问题也显得更加严重，高等课程可能需要长达30小时的音频/视频流和几百幅图像的网页，对于普通体育比赛来说，可以接受的页面质量在众多远程学习所需的接入规模下迅速变得令人难以忍受。同样，经常发生的网络性能的易损性也使许多远程学习应用令人无法接受，这不只是带宽问题，更重要的是服务质量问题。利用宽带卫星网络搭建的远程教育系统是最为有效的解决办法之一。非对称通信是任何培训网络所固有的特点，教师需要一个宽带信道向学员传递信息，参加培训的每个学员只需要一个很窄的信道用来进行课堂交互以及个人学习。卫星技术非常适合这种通讯方式，只需一颗卫星和一个功率较大的地球站就可以很经济地为成千个远端站点服务。远端站使用一个小天线和小功率接收机，就可以进行宽带接收，以及在相对较窄的信道上进行回传，这个窄带信道可以使用PSTN或其它类似网络。中国卫星集团通过与国内知名软件研发机构合作，开发出了全套基于非对称卫星平台的远程教育软件，该系统支持实时课堂和异步课件广播，支持教师与学生之间以同步教案、语音、聊天室、电子白板、E-mail等各种方式进行交流，从而真正让远程教育走入千家万户。

　　可以预见，未来的宽带Internet，必将是基于点对点模式的地面网络和基于点对多点模式的空中卫星网络的有机结合体。卫星宽带网络的出现将给中国的ISP、ICP和网络用户带来了全新的网络应用模式，它所提供的高效率、高可靠性的各种新业务，必将为中国的Internet发展带来革命性的影响。卫星宽带，将为未来的nternet插上腾飞的翅膀！

摘自《通信市场》

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