全球新多媒体宽带卫星通信发展前景及应对策略

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前言由于铱星经营的失败，全球星也处于微妙之际，为数不少的90年代提出的宽带卫星通信系统计划纷纷退出，开发宽带新通信卫星处于十字路口。但近几年，经济和信息全球化进程以惊人的速度向前推进，卫星通信技术的新突破，宽带卫星在全球化进程中重要的作用广泛地被认可，卫星因特网、远程教育、远程医疗、DBS和DTH、全球移动通信系统运应而生，宽带卫星通信系统又生机勃勃。本文就宽带卫星的发展和在我国的应用前景作一分析。2新多媒体卫星通信系统开发计划在这以前的宽带卫星系统为一至三代，现在欧洲和美国几家大公司开发的宽带卫星系统是属于新一代宽带卫星通信系统，即称之为第四代，它的主要特点是采用星上处理和交换，把通信路由功能从地面中央设备转移到空间卫星上，改星上电路交换方式为快速数据分组交换方式，这种方式极大地提高了下行链路的利用效率，可以使网络业务提供商为用户提供数千兆的通信容量，满足多种通信的需求。星上处理的宽带卫星的核心单元是一种快速数据分组交换机，它可以将不规则的输入数据流经过缓冲后再分发到各输出信道，保证下行链路在任何通信条件下都保持最大的负荷量。这给宽带卫星通信以新的生命力。欧洲大陆提出了六个多媒体卫星通信系统计划1，即欧空局的ARTEMIS卫星系统和EuroSkyway卫星系统，法国Alcate Espace公司的Skybridge计划，德国的DFS哥白尼计划，卢森堡的ASTRA-1H和ASTRA-1K计划。除上述计划外，还有欧盟的SECOMS/ABATE试验计划。美国自1997年以来，美联邦通信委员会（FCC）已开展了四轮多媒体卫星通信系统牌照申请的工作（Notice of Proposed Rule Making，简称NPRM）2，各个公司可以为各自提出的系统申请新的卫星频段（Ka或Q/V频段）或是采用Ku频段中的非静止轨道卫星频段。至今已经提出了23个Ka波段系统（涉及91颗静止轨道卫星（GSO）和500颗非静止轨道卫星（NGSO）、16个Q/V系统（涉及95颗GSO卫星和66颗NGSO卫星）和6个Ku波段NGSO系统（涉及238颗NGSO卫星） 。最终获得FCC许可证的Ka频段系统有14个，其中有名的系统是Astrolink、Echostar、Spaceway、Millenium、NetSat28、Orion、Teledesic等。经过这几年的市场竞争，有的取消了所提计划，有的缩小了投资规模，现在着手实施的所剩不多。3 宽带卫星竞争优势我们之所以说新多媒体宽带卫星发展前景光明，有远见的众多运营商早已着手宽带卫星系统的设计和开发，是因为宽带卫星本身所具有的竞争优势：（1）覆盖面大。一颗卫星的波束覆盖范围可达数千公里，提供处处可以使用的通信。（2）可部署性。宽带卫星系统既可以和地面系统相结合，又可绕开复杂的地面网建立独立的卫星网络。后一个特点可快速部署，卫星通信终端可即插即用，迅速实现全球通信。（3）大容量，高功率，高频段，可与陆地光纤容量相比美，地面终端小型化，价格可以被大多数用户所接受，增加了卫星在通信市场中的竞争力。（4）星上处理和交换功能先进，新传输技术的开发和应用，充分发掘卫星传输不对称性所带来的优势，带宽按需动态分配，满足广播、多点传送和多媒体通信需求。（5）成本低廉。随着新的宽带卫星数据业务扩大到更多的商业、企业、政府机构和家庭用户，以及新卫星技术的应用，将进一步降低每月的接入费用，有利于扩展用户数。（6）提供一体化网络。数字卫星网络因其覆盖面广、易部署等特点，在将来有可能取代目前传输速率参差不齐、接入方式复杂的地面网络，并提供全球宽带主干系统。企业用户还可以有选择地把多种应用统一到一个卫星网络上。4 市场前景宽带多媒体卫星通信的发展前景取决于以下因素：国际环境、应用前景、市场规模。具体因素大约有以下几个方面：（1）全球经济一体化，导致对信息需求量以几何级数猛增，人们需要多样的信息服务，包括无缝隙、交互式、多媒体、远程应用等。当今，没有全球的信息化，就没有全球经济一体化。作为全球信息化中起着不可替代作用的宽带多媒体卫星通信发展前景看好。（2）宽带多媒体卫星应用范围广。全球无缝隙通信、卫星因特网、DBS和DTH业务以及远程教育和远程医疗都是21世纪热点和快速增长点，宽带多媒体卫星通信系统在其中将起着极其重要的作用。（3）因特网在全球范围内爆炸性增长。到目前为止，至少有180多个国家和地区加入这个网络。据统计，截止1998年2月，全球上网用户达8000万。目前全球平均每月增加的Internet用户在100万以上。到2000年，全球Internet用户估计达1亿以上，到2005年将达5亿至7亿左右。现在，普通用户通过一台个人计算机来获得话音、数据和视频服务的方式越来越普遍。据估计，全世界现有4亿部PC机，而且每年以5000万台的速度增加（包括更新旧设备）。粗略估计其中的25已经接入万维网，而且有希望涉及电子商务。估计到2002年大约有2亿5千万PC机接入万维网，基于Web的商业应用达到普及的程度。这个市场规模将达12000亿美元。因此，现用的因特网无论是带宽还是传输速率都满足不了用户的需求，而宽带卫星通信系统构成的巨大“空中Internet”，是当前可选方案之一。（4）多媒体业务市场。据预测3，陆地/卫星年收入到2005年估计将达7150亿美元，到2007年，卫星在整个多媒体业务市场中将占5%至10%，年收入达375亿美元。更有人乐观地预测，到2005年卫星多媒体市场将超过2000亿美元。（5）多媒体用户数量预测。包括因特网服务在内的用户数量在1997年为3000万至4000万，到2010年将达4亿。其中卫星多媒体用户数量每年增长20%，到2005年达到3000万，到2010年将达到5000万。从上述分析可知，多媒体宽带卫星通信所具有的独特优势，潜在的市场，充分说明宽带多媒体卫星业务在21世纪将是勃勃生机的业务，在通信市场中将占有极其重要的位置。随着宽带卫星系统技术的不断开发和应用，卫星网络接入设备的费用和服务费降到最低，并能不断推出新业务以增强与地面网的竞争能力。5 21世纪宽带卫星应用新热点当前，卫星工业制造商、网络运行商和业务提供商所关注，用户所期盼的21世纪宽带卫星应用新热点是：（1） 全球通信的重要部分第三代移动卫星通信。开发和应用第三代移动通信系统是21世纪初的热点。90年代，随着信息技术的飞速发展，全球化进程明显加快，无缝隙全球通信也摆在世人面前，于是第三代移动通信系统（IMT2000）应运而生。ITU对IMT2000提出的目标是全球漫游，业务的综合性和多样性，移动性和个人化，高容量、高保密和高业务质量。实现无逢全球通，只靠陆地移动通信是很难实现的，所以第三代卫星移动通信（S-IMT2000）的概念由此而产生，且成为第三代移动通信设施的重要组成部分，各个国家、国际组织和跨国公司向ITU提出了自已的S-IMT2000候选方案4，总共六个，即欧洲ESA的宽带CDMA卫星系统（SW-CDMA）、欧洲ESA的混合宽带CDMA/TDMA卫星系统（SW-CTDMA）、ICO全球通信公司的ICO卫星系统、INMARSAT的Horizons系统、Iridium LLC公司的IOLLC卫星系统、韩国TTA的SAT-CDMA卫星系统。近几年来，欧洲、日本和美国对S-IMT2000做了广泛的研究和开发工作，并取得了阶段性的成果，特别是欧洲ESA就S-UMTS（第三代卫星移动通信）专门制定了研究开发计划，例如ACTS SUMO计划，RAINBOW计划、TOMAS计划等，建立SUMO试验床，为未来S-UMTS星座进行传输链路仿真试验，试验与陆地网综合提供无缝隙连接的有关技术，开发API（应用编程接口），提供终端/网络的透明业务，采用Inmarsat和先进的调制解调器对移动卫星系统支持陆地IMT-2000网提供的MPEG-4业务的能力进行了广泛的试验，基于IP技术的S-UMTS的研究试验，开发了智能网、移动IP和双模移动终端等技术，还开发了一个与接入因特网的模块。由于S-IMT2000系统的覆盖面积大、宽带宽、可接入因特网等特性，可与电话网、计算机网和有线电视网一起构成空中、地面，立体交叉、无缝隙连接的全球网。（2）因特网接入的新热点卫星因特网。因特网爆炸性的增长，带来上网速度慢、某些地面宽带接入方式还较昂贵，铺设安装时间长等问题。卫星通信与因特网相结合产生的技术能够提供宽带、高速传输、多媒体业务，成为因特网接入的较好选择，因而自然成为当今卫星通信发展中的又一个新热点。现在有两种加速因特网传输的卫星解决方案：利用宽带卫星的双向传输，如Teledesic系统可以给用户提供16Kbps2.048Mbps的传输速率；另一种是利用卫星高速下载和地面反馈的外交互的方式，它基于当前因特网信息流量非对称性而提出的，可实现单向混合网和多点广播。卫星因特网两个关键技术是组播技术和推技术。前者利用卫星通信广播技术实现组播，实现向多个企业或个人用户发送信息，减少网络中的信息流量，降低网络阻塞的可能性。后者是利用空闲信道发送用户最感兴趣的信息，缩短了用户等待信息的时间，同时也减少了引起网络阻塞的可能。卫星因特网成为ISP关注的焦点，因为它发展前景看好，只就亚洲来说，1998年卫星因特网收入为2130万美元，2001年达1.338亿美元，预计到2004年可达10.7亿美元。目前，因特网的信息传输量正以每年平均300%的速度增长。（3）21世纪的新兴产业数字卫星广播（DBS）。在数字技术应用普遍的情况下，宽带数字广播异军突起，应用范围不断扩大。据预测，到2003年，全球数字卫星广播用户数将达6600万户。目前，数字卫星广播应用已普及世界，有国际影响的卫星数字广播公司是美国的Direc TV和Echostar两大公司，用户达2000多万，提供500个信道，包括Microsoft Web TV。欧洲有SES和Eutelesat两大公司，拥有8颗在轨DBS卫星，服务于欧洲，可传输近900套模拟和数字电视。目前欧洲的Ku直播卫星占世界总份额的22%，计划发射的Ku直播卫星所占份额还要高，达30%，大多数欧洲国家的卫星电视接收率都在45%，一些国家甚至高达8090%。日本有SkyPerfec TV公司和Direct TV公司，无专用数字广播卫星，租用日本现有的大功率通信卫星转发器，用户共有100万。据上述公司的人士分析认为，日本数字卫星TV的市场潜在用户将有1000万户，只不过目前的问题是如何培育和开发它。在我国周边国家和地区，例如印尼、马来西来、泰国、台湾也已开通了各自的DBS系统，从全球来看，DBS发展强劲，必然成为21世纪新世纪的新兴产业。6 发展趋势通信和广播总的发展趋势是数字化、网络化和信息化，宽带卫星将沿着“这三化”发展，这就是：（1）数字卫星成为主流，传统的弯管式卫星网将被具有星上处理和交换功能的卫星网所替代。（2）卫星技术向高频段（Ka频段和Q/V高频段）、大功率、大容量发展（可携载的转发器数达50个以上）。（3）卫星业务综合化。由于数字技术的应用，可灵活地组合多种业务。将通信、电视、声音广播、数据广播、因特网和视频点播等功能集卫星于一体。（4）星间链路（ISL）技术将有新的突破性。空间光通信主要指星际链路（ISL）和高数据率（Gbps量级）空间至地面的链路。它用于组网卫星星座，也用于几十Mbps甚至达到Gbps的数据中继。（5）频道资源的国际化、媒体广播的无国境化。因特网的广泛普及，多频道直播卫星的急剧发展，将使不同的文化媒体广泛交流与融合，势必引发资源的国际化和媒体广播的无国境化（6）宽带卫星系统将与地面的电话网、TV网和计算机网融为一体，一旦实现全数字化，电视、通信、计算机这些迄今相互分离的技术将融为一体，使这些业务互相渗透、融合、会聚，形成一种广义上的网络。这是数字化、网络化发展的必然结果。7面临的挑战（1）与地面网的激烈竞争：90年代初到现在，宽带地面网，包括有线的和无线的，发展异常迅速，且还在不断地发展，应用范围越来越广，成为当今信息基础的主要构成，而卫星系统只能作为陆地网延申部分或补充。要使卫星系统在国际市场上保持应占的份额，其竞争的激烈程度可想而知。（2）全球宽带卫星通信要受各国法律的特定制约，开展全球业务存在很多困难。（3）宽带卫星通信与地面网的综合。这涉及到采用一个统一的国际技术标准问题。要制定出大家认同的标准不是一朝一夕的事。（4）星上处理和交换以及星际光通信链路等技术还有持进一步开发和完善。（5）确保各等级的QoS的新的传输技术还在研发之中。6 我国面对境外渗透应采取的对策我国宽带卫星的开发和应用上落后于国外发达国家，而应用市场却很巨大，因此境外对此早已唾液三尺，有的从暗道开始渗透进来，面对这样的形势，我们该怎么办？作者认为：（1）充分看到我国应用宽带卫星不是将来而在今日，市场潜力很大。我国幅原辽阔，人口众多，经过20多年的改革开放，经济获得空前发展，人民生活水平极大提高，对信息技术的需求量与发达国家几乎是同步的，但是经济发展不平衡，目前仍有15%左右近2亿人口看不到电视，8亿农民缺医少药。据有关资料称，我国1997年成人参加各类技术培训学习的学员达8579万人，普高、职高、初中在校生分别为850万，1090万5249万，共7189万人，下岗职工1200万。我国因特网上网人数1600万，全国高等院校和重点高中都向数字化校园方向发展，因此我国对因特网的需求也以爆炸性的速度增长着。还有我国娱乐业随着人们的生活水平大幅度的提高而越来越兴旺，境内外的NBA和CBA、足球等球市在国内只不过几年的时间就疯长起来，其规模可能远远超过国外的球市，要享受丰富多彩的文化娱乐，不仅是城市居民，还有广大的农民。上述例举的情况意味着我国的宽带卫星在远程教育、远程医疗、卫星因特网接入和电视广播等领域，市场是如此广阔，如此深厚。（2）我国卫星市场面临严峻的威胁。随着经济和信息全球化的到来，频道资源的国际化、媒体广播的无国境化进程的加速，特别在我国加入WTO后，是无法阻挡境外卫星广播电视对我国的渗透，我国广阔的信息产业将面临严重的威胁。如何应对这一世纪性挑战，已成为我国有关部门不可回避的紧迫问题。（3）转变观念，抓住机遇。要从传统的事业管理观念转变到产业管理的全新观念上来。例如，几十年来，我国一直视电视广播事业为宣传事业，而忽视其产业功能。随着直播技术的日益完善，信息经济全球化的到来，我国以市场经济运作为主体，与国际市场接轨为目标，因而已无法阻挡境外媒体的冲击，我国庞大的电视广播市场资源将不断被侵蚀。现在正是关键时刻，应该正视现实，面对挑战，大力开发和扶持我国自已的DBS产业，加强信息传播手段的更新和改造，主动掌握和运用现代传播手段，应用市场机制，变更现行管理体制，是摆在国人面前的当务之急。（4）确定发展策略，把数字卫星的建设放在优先位置。广电部提出了“卫星优先，光缆为主，微波为备份”的电视广播发展策略。作者认为，无论从现有的卫星广播技术的进步，还是从经济效益来看，还是从国外广播电视发展的趋势来看，这一发展策略无疑是正确的策略。（5）宽带卫星发展既要符合国情又要高起点。高起点，就是要采用国际上最先进的数字卫星技术，包括大功率、大容量、高频段、长寿命等卫星制造技术以及最先进的信道压缩技术。（6）改进和完善宽带卫星投资环境，包括电视广播事业，积极吸引民间和国外参与投资，对国外人员参与我国电视广播的，我国股份应占51%以上，以控制运作。（7）国内机顶盒市场潜力宏大，开发各类型的数模兼容的机顶盒刻不容缓。我国数字电视正处于发展阶段，央视台和十多个省级TV台推出了数字电视。从现在看，数字电视发展速度较快，不要几年的时间，全国各大小城市均可看到数字电视。目前国内模拟电视机用户已达3.4亿台，开发数字/模拟兼容机即机顶盒以适应当前数字化潮流到了非做不可的时候。国外已开发出各种类型的机顶盒，并开始投放国际市场。要开发的机顶盒包括数字卫星机顶盒，数字地面机顶盒，数字有线机顶盒，PC机顶盒，等等，类型多种，以适应不同用户的需求。美国、欧洲和日本以及其它国家和地区是值得我们借鉴的，可以引进他们的先进运营机制，又结合我国实情，走中国特色的发展之路。8 结束语本文探索了新多媒体宽带卫星在国际通信市场中的竞争优势，分析了宽带卫星在21世纪中可能的应