衛星上網

全球現共有十一家網路服務商提供衛星接入的服務，用戶總數已達到佰余萬。使用衛星上網的用戶需為計算機裝配一張衛星網路PCI卡，並與一個約七十五厘米口徑的衛星接收天線相連。用戶在瀏覽器軟體上單擊一個網址，網址要求信號由數據機送到用戶的網際網路服務商。衛星網路運行中心接到要求信號后，根據用戶的要求到相應的網站去獲取所需信息，再將信息上傳到衛星，以高速高帶寬送到用戶的接收天線，然後再傳到用戶的計算機上。

衛星上網除了服務區域廣泛外，其最大的特色就是速度，從速度上比較，衛星上網的速度比起傳統的數據機，快上了數十到一百多倍，是14.4kModem的28倍，支持所有標準的TCP/IP網路協議及應用,HTTP、FTP、SMTP等。所以能以非常快速有效率地下載您想要的大檔案。衛星直播網路服務所需系統設備為網路營運中心（NetworkOperationCenter,簡稱NOC），7-11m直徑衛星發射天線，24M衛星頻寬構成的上行主站，同時透過寬頻專線上聯網際網路，可以取得用戶所指定存取的網路資源，利用Ku波段QPSK衛星調製編碼轉成衛星信號上鏈至衛星，廣播下傳至用戶。客戶端只需Pentium/90,16M,20MHD以上計算機，Window95或NTWorkstation4.0操作系統，14.4kbps以上Modem基本上網配置，配上0.75-0.9m衛星天線，Ku頻段衛星信號接收器，衛星Modem卡，驅動及應用軟體套件。使用時，用普通MODEM撥通ISP，通過MODEM上行，衛星用400K速率下行。同時提供3M的廣播帶寬，用以提供網站廣播，證券信息，以及數據投遞，遠程教學等功能對於一般企業而言，衛星上網的數字封包快遞及多媒體傳送服務可以非常快的由單點對多點廣播數字信息，如傳送軟體，電子檔案或是企業內訓練課程節目等傳送到分公司、經銷商、連鎖店、及會員等。另外，衛星上網的廣播功能可以如電視節目表般地事前安排，亦可以按照使用者的要求來安排。衛星上網服務，以其高速率、高速率的理想傳輸模式，就花費而言，相對合理，所以作為一種全新的寬頻接入方式正在逐步發展。

10月全國實現衛星寬頻上網資費與ADSL相當。

中國衛通衛星寬頻北京關口站24日交接，東北、華北、華中地區從此實現以衛星寬頻接入電話、電視、網際網路。預計到今年10月，上海、廣州關口站也將開通，屆時衛星寬頻接入將覆蓋全國。

據中國衛通負責人介紹，使用高容量的衛星寬頻系統，不僅面向需要穩定寬頻接入的個人、集團等高端用戶，還面向地面網路難以覆蓋的城市盲點，以及地面網路建設難度大的邊遠山區。記者了解到，寬頻衛星比傳統衛星容量提高數倍，使衛星通信首次取得規模化經濟效應，從而降低了使用成本。測算顯示，寬頻衛星接入與ADSL等寬頻接入的使用成本幾乎沒有差異。

新的接入技術可以從某種程度上改善這種狀況，它就是採用美國休斯公司DiiecPC技術的高速寬頻多媒體接入系統。這是一套單向的衛星廣播系統，採用非對稱的網際網路接入方式。

網際網路應用的一個很大的特點就是信息傳輸的不對稱性。用戶瀏覽網際網路時一個簡短的請求，可能引致請求信息幾千倍的下載文件回傳。如果通過數據機下載，常常要花很長時間。那麼，可不可以讓上傳的帶寬窄一點，下傳的帶寬增加一些呢？

使用DirecPC技術，可以使這一問題得到解決。DirecPC衛星發送服務是美國休斯網路系統公司1996年推出的高速寬頻多媒體接入技術，曾獲得美國《數據通訊》雜誌96年度最新產品金獎。幾年來，DirecPC技術風靡全球，不但在美國擁有大量用戶，並且在加拿大、墨西哥、德國、北非、中東、印度、日本、韓國、中國台灣等國家和地區得到廣泛應用。

衛星系統的基礎設備為網路營運中心（NetworkOperationCenter，簡稱NOC），包括一架7米直徑的衛星天線和54M的上行主站。其他還包括專用寬頻網，用於上連網際網路或通過Ku波段QPSK衛星調製編碼器向用戶廣播。

系統的工作過程見這樣的：用戶通過撥號或其他方式，例如ISDN或者專線接入網際網路，將服務請求如瀏覽網頁、下載文件等命令轉給網路操作中心NOC處理，在該要求離開用戶PC之前，用戶端軟體將在該要求信息上附加一個頭碼，NCO收到請求信息后，將頭碼刪除，根據信息地址到相應網站獲取所需要的內容，NOC隨後將這些內容發送到衛星上，上行速度可達24Mbps，再由衛星發射至用戶的接收天線並由此進入計算機、在用戶端，最低的配置為Pentium90計算機，16M內存，20M硬碟空間和14.4Kbps以上的數據機此外，還需要安裝一付直徑0.75--0.9米的衛星接收天線和一塊包括在計算機內的數據卡以及驅動和應用軟體等。操作系統為Win95或WinNT。

技術特點：

1、採用非對稱的高速衛星傳輸技術，優化網路帶寬；

2、支持標準TCP/IP協議、WWW、E-mail、Newsgroup、Telnet；

3、支持單向流式視、音頻實時多點傳送；

4、支持一對多點3Mbps速度數據文件傳送，接收端數目無限制；

5、所有傳輸數據實現DES加密，安全可靠。

目前全球共有11家ISP提供類似的業務，大約10萬用戶，分佈在美國、日本、韓國、台灣等地。

在國內，由衛視周刊工程部代理的“星網通”和Turbo163衛星接入系統已經開通，就花費而言，衛星接入以其高速率的理想傳輸模式，也較為合理，不論企業規模的大小或個人用戶皆足以負擔。現在，全國各地的網際網路用戶都可以通過衛星享受高速上網衝浪的樂趣了。

為高速接入Internet，寬頻接入技術應運而生，對目前流行的幾種Internet寬頻接入方式進行了簡要比較，並重點介紹了Internet的衛星寬頻接入技術及其應用領域和發展前景。

關鍵詞：Internet衛星通信接入技術寬頻技術

經過20多年的巨大發展，Internet已成為世界上覆蓋面最廣、規模最大、信息資源最豐富的計算機信息網路，它不僅是大學和科研部門之間傳送科研數據的專用手段而且已成為人們日常工作、學習、生活、娛樂等的多媒體手段。在我國，近幾年Internet業務發展更為迅速，據中國網際網路路信息中心最新統計，截止到1999年的10月國內用戶已達450萬之多，國際線路總容量也已達到241M。但與發展相矛盾的是，使用過Internet的人都有一種感覺，網路速度太慢，特別是在下載資料的時候，令人感到相當不耐煩甚至放棄接取，以至於許多網民把WWW戲稱為WorldWideWait。從整個網路來看，現有的Internet主幹速率較低是造成網路速度過慢的一個原因，但隨著幹線的擴容正在得到逐步解決；主要原因是目前絕大部分上網用戶仍舊採用傳統的Internet接入方式，即用一對電話線外加一個模擬MODEM，即使基於V.90標準的最新MODEM也只有56kbit/s，接入速率較低，滿足不了用戶日益增長的多媒體通信需求，可見主要是接入網的“瓶頸”效應導致網速過低。儘管光纖到戶可以解決接入網的“瓶頸”效應，並且是未來的發展方向，但是，要解決“最後一公里”瓶頸將是一筆巨額的投資，目前暫時還難以實現。所以尋找一種現階段既能滿足用戶需求又較易實現的高速接入方式成為大家關注的焦點。在這種情況下，基於衛星的Internet應運而生，並日益顯示出其強大優勢和發展前景。

從目前的研究成果和應用情況來看，人們主要看好ADSL、CableModem和衛星這三種Internet寬頻接入方式。

ADSL寬頻接入方式，即非對稱數字用戶線路技術，其上下行傳送速率不相等，它能夠在現有的以銅雙絞線為介質的電話接入網上提供幾百kbit/s的上行速率和高達6Mbit/s的下行速率。它的優點是接入速率高、有現成的網路、即可上網又可打電話。缺點是速率受距離限制、不是隨處可用、需改造現有的PSTN網路。我國深圳數據通信局已開通ADSL寬頻接入業務，在訪問本地網時速率可達到1.5Mbit/s，ADSL終端設備和調試費用3800元，月租420元。

CableModem寬頻接入方式，是利用現有的以HFC為介質的有線電視網CATV來實現Internet高速接入，其上行速率可達10Mbit/s，下行速率可達30Mbit/s。優點是接入速率高、有現成的網路、即可上網又可看電視、速率基本不受距離限制。缺點是有線電視網的通道帶寬是共享的，這意味著每個用戶的帶寬隨著用戶的增多將變得越來越少；用戶端的雜訊會在前端疊加，形成所謂雜訊干擾的“漏斗效應”；另外，傳統的有線電視屬於廣播型業務，在進行互動式數據通信時要注意安全性和可靠性；同時需改造現有的有線電視網路。我國廣東視訊寬頻網已經開通了CableModem的服務，目前上/下行速率為10Mbit/s，設備安裝費為2500元，月租費120元/40MB。

衛星寬頻接入方式，是指用戶直接通過衛星來訪問Internet。目前衛星寬頻接入速率一般為400kbit/s，下載多媒體時速率可高達3Mbit/s。優點是接入速率高；不受地域限制，真正實現了Internet的無縫接入；同時還可接收衛星電視。缺點是受氣侯影響，特別是雨雪天氣時，收訊會受影響；同時初期投入費用較高。中國電信與香港雙威通訊網路將在中國推出名為TURBO163的寬頻衛星網際網路傳送服務，預計用戶端的設備安裝費在3500元左右，月租費300元左右。

比較這三種Internet寬頻接入方式，ADSL和CableModem在城域網中有較大優勢，而在廣域網中，衛星系統則最有前途，它不僅可實現Internet的高速無縫接入，同時還可實現衛星直播到戶。

不對稱交互模型，我們知道用戶對Internet數據訪問的是不對稱的，下行速率要求高而上行速率要求低。而傳統的通信設備和網路都是基於對稱模型的，在信息不對稱的情況下，通信資源利用效率非常低，隱性地造成了資源的浪費。而通信通道不對稱交互模型的提出，與信息流量的不對稱模型相互匹配，這種模型匹配本質上並沒有增加物理通道的容量，但充分發揮通信系統的作用將有助於提高系統效率。不對稱的通信模型匹配概念將突破性改變傳統通信領域的概念。

寬頻技術，它可根據用戶的需求按需分配帶寬，提供不同速率等級的服務，一般的個人用戶僅提供網路接取服務；對於專業用戶，除提供高速網路接取服務外，另加上多媒體資訊傳送、網頁播放及新聞播放等服務；對於企業可連接Intranet,提供多人同時實現Internet高速接入。

點對多點廣播技術，衛星系統的最大優勢是“廣播方式”，即“點對面”方式。這種單向的、廣播的信息交流方式對於大量的共性信息高速傳遞非常有效，這無疑將對諸如遠程教育這樣需要多點傳送資料者具有經濟效益，而採用一般的網路就需要增加額外的帶寬和費用。

超高速緩存技術，在衛星網路操作中心（NOC）設有超高速緩存區，這裡存儲有最受歡迎的網址，以便於用戶快速訪問。這裡的NOC是Internet衛星寬頻接入系統的核心，它是一套以高性能伺服器為核心的計算機系統。NOC包括超高速緩存區、Internet訪問模塊、衛星數據傳送模塊。具有向衛星上行數據的功能，可實時高速接入Internet。

另外還有PUSH推送、實時傳輸/控制協議、資源預留協議和公開密鑰密碼體制等技術。

目前常見的Internet衛星寬頻接入系統主要有DirecPC和InSAT，其中DirecPC用戶較多。

DirecPC是把衛星通信系統與地面電話網路結合起來，即電話網路作為上行通道，衛星通道作為Internet的下行鏈路來實現Internet的高速接入。與一般以電話傳送的最大區別是：DirecPC不是完全通過衛星作雙向傳送，用戶的接收天線只能下載檔案，不能替用戶發出指令，因此衛星Internet用戶需要通過本地ISP，才可以把指令發出，不過所有發出的指令，都附帶檔案下載的衛星InternetIP地址（用戶電腦上的PC卡有專用IP地址）。

DirecPC衛星直撥網路業務的工作過程是：撥號上網時，用戶計算機內的DirecPC軟體會同時告知服務供應商（ISP），把上網的要求轉到DirecPC網路操作中心（NOC），如果用戶所要訪問的站點在NOC的超高速緩存區內，中心會把網頁內容調出立即通過衛星直接傳給用戶；如果用戶所要訪問的站點不在NOC的超高速緩存區內，中心立即從目標信息所在的網路主機獲取用戶所需資料，然後通過衛星通道把信息傳給用戶。可見衛星通道代替了目標信息所在網至本地網間傳輸通道及本地網至用戶間的電話線路，傳輸速率得到了很大提高。拿一個2MB的檔案來說，利用33.6kit/s的MODEM下載要9分鐘，通過衛星以400kbit/s下載只要40秒鐘。對於用戶來說，要通過衛星上網，除個人電腦外，需配備一塊衛星適配卡，一副碟形天線，一套DirecPC軟體。將適配卡插入電腦，安裝DirecPC軟體，連接天線，就可以上網了。在Ku波段下，天線直徑約60cm。

毫無疑問，上面的DirecPC衛星直撥網路業務，實際上是一個單向的“有效的寬頻帶網路”，主要是用衛星來解決電話線解決不了的高速數據下載問題，用戶仍需依賴地面電話網路。對於現在還不能夠實現用電話線入網的地方，則可充分發揮衛星接入系統通信距離遠、費用與距離無關、覆蓋面積大且不受地理條件限制的特點，採用雙向衛星傳輸即InSAT訪問Internet，從而實現無處不在的Internet服務。

雙向衛星傳輸可以採用VSAT來實現。例如現在的TDM/TDMA制式的數據VSAT系統，可以認為本來就是基本按客戶機/伺服器的模式設計的，其雙向通信量相差十倍以上。當然其他VSAT制式，如TDMA或SCPC都可以採用。要根據實際應用的需要來選用，對現有的VSAT系統最好能加以改進，以適合Internet通信的需要。

Internet衛星寬頻接入不僅能夠向用戶提供高速Internet接入服務，同時能向地球的每一個角落傳送信息。正因為衛星接入方式的這些優點，使得衛星通信正在迅速成為訪問Internet的重要途徑。通過衛星接入Internet已在北美、歐洲、亞洲等許多國家和地區得到了廣泛應用，其應用領域已擴展到遙距課程、醫療服務、證券服務、文件傳送、多媒體業務以及即時新聞快訊等。在我國隨著TURBO163服務的推出，將解決中國目前因網際網路用戶迅速增長所造成的頻寬瓶頸問題，同時也相信隨著Internet寬頻衛星服務在我國的推出，必將促進我國Internet的發展。

一、VSAT的發展

由於Internet的驅動，像其他通信技術一樣，衛星通信正轉向滿足數據通信的全面需求

。具體他講，一方面已經成熟的基於C波段和Ku波段技術的VSAT系統不斷演進滿足了Int

ernet業務的要求，並成為全球Internet網的一個重要組成部分，另一方面採用更高的K

a頻段技術、可真正實現個人通信的寬頻衛星通信系統，特別是低軌道衛星群系統正在開

發、試驗和建設之中，衛星通信被越來越多的電信網運營者、ISP及ICP等選作提供Inte

rnet服務的重要手段。目前，VSAT是衛星通信中的主流技術，它的應用相當成功和普及

，但傳統VSAT提供的業務速率不太高，入向鏈路速率達到64kb/s，出向鏈路速率一般可

達到512kb/s。隨著各種新應用的出現，對高速率提出了要求。一些在VSAT市場角逐的

大公司投入大量的資金和人力進行一場提高網路速度的競爭。因為VSAT網的速度越快，

銷售和購買它的公司就越有競爭力。目前建設的VSAT網能容納高達2Mb/s的出站鏈路速

率，許多VSAT公司計劃在世紀之交使網路速率達到20Mb/s或更高。

VSAT在提高速率方面非常迅速，湧向市場的VSAT產品命名也常以turbo，cyber和surfer

這樣的詞做前綴或後綴。如業界推出的最新的高速率VSAT產品有：Comsat實驗室的Link

way2000系統、GESpacenet的高速TurbosatVSAT、Gilat的SkySurferVSAT、NewMedi

a的CyberStreamVSAT產品。

光有速度還不夠，VSAT系統還不斷吸取各種最新信息技術如IPMulticast、數字廣播技

術、PUSH技術，支持TCP/IP、UDP/IP等協議，把衛星高速寬頻廣播的特點擴展到網路

應用，為眾多新應用提供有效的解決方案。事實上，VSAT已成為當今世界上高速發展的

數據業務，特別是Internet的一部分。

VSAT系統在Internet接入方面的應用主要有以下幾種方式：

1、為大型ISP提供遠程Internet連接

據統計，目前大約80%的Internet信息內容存於美國本上的計算機。許多ISP、內容提供

商、通信業務運營者和跨國企業希望高效地接入北美Internet骨幹網，通過衛星系統直

接建立和美國Internet的高速鏈路。這些鏈路可以是速率對稱的也可以是非對稱的，鏈

路兩個方向都具有相對穩定的數據流。由於Internet業務量的不對稱性，通常針對客戶

的確切需求提供非對稱衛星鏈路。目前提供這類產品和服務的公司很多，系統一般採用

SCPC/DAMA體制。例如LoralOrion公司經過中國電信（香港）國際接入公司（CTIA）的

支持，向在中國的跨國公司提供衛星跨國界專用網服務。

2、擴展Internet到邊遠地區並在ISP間提供鏈接

為通信能力不足的地區提供PPP（點到點）相互連接，在大ISP和它下屬的小ISP之間提供

高速連接，這種連接主要在一個國家內部。入向速率即發往主要ISP的信息量相對較低。

例如中國科技網網路中心和它在全國的50多個入口點的連接，金橋信息網的VSAT服務網

、中國教育網的高速衛星通道籌都可歸屬於這類應用。

3、直連到計算機（包括連接到LAN伺服器）

幾十年來，只有政府機構和財力雄厚的大公司才能享受到衛星通信技術的迅速、靈活和

方便，而今衛星通信和計算機等一系列新的技術發展，使一種新的VSAT系統實現構架成

為現實，這種新構架稱作DirecttoPC或稱PCVSAT，衛星通過點到多點連接方式將ISP服

務器直連到用戶計算機，使各種公司無論大小，甚至個人用戶均可利用空間數據通信的

強大功能。

1）工作原理

在這種方式中，用戶通過撥號方式訪問資料庫或網路，然後通過直徑約數十公分的衛星

接收天線和專用接收設備，用高達數百K比特乃至數兆比特的高速率接收、下載資料庫或

網上信息。這種方式充分發揮了現有電話線路的接入功能和衛星通信的廣播功能。它具

有易於安裝，避免網路阻塞，價格便宜，下載通道容量大，以及具有與光纖近似的服務

等級和IP廣播服務等優點，從而成為近期發展的重點。

衛星直連到計算機業務典型的終端產品包括配有Modem的PC、衛星接收適配卡，小型衛星

天線（口徑60-90cm）、系統軟體。在企業應用中，給伺服器裝上一個衛星接收適配卡，

每個PC通過伺服器發送文件。

其工作過程為：用戶在瀏覽器軟體上單擊一個網址，網址請求信號（URL）由數據機

送到用戶的ISP，然後在該請求離開用戶的PC機前，系統軟體將在該URL上附加一個IP代

碼，指示ISP把用戶的URL請求轉交給衛星系統的網路操作中心（NOC），網路操作中心收

到此請求后，把該代碼刪除，然後將請求信號傳送到相應的網站，網站把要求的信息送

回網路操作中心，網路操作中心

把信息傳到衛星，再由衛星以高帶寬的速率送到用戶的衛星天線並由此進入其PC機或者

網路伺服器（對企業用戶而言）。這樣可以最高達400kb/s的速度來瀏覽網頁及下載文

件，比標準ISDN快3倍。

2）業務的提供和使用情況

國際上，單向衛星Internet接入在中小企業和家庭應用比較成功，美國的DirectPC公司

、日本的DirectInternet、加拿大Telesat、澳大利亞Telstra、印度的NICIndia等都

在本國及周邊國家採用DirecPC系統提供這種業務。德國也推出了類似的稱作skyDSL的服

務。

值得注意的是，去年全球最大的PC廠商Compaq成為DirecPC的合作夥伴。隨後Compaq發布

了一項向用戶提供通過衛星訪問Internet的新計劃，於1999年4月中旬開始向定製PC用戶

提供通過DirecPC衛星系統上網的服務，使用者可以在商店的導覽電腦中、或是Compaq的

網站上為自行組裝的個人電腦訂購DirecPC衛星信息服務。

1999年年中，休斯網路公司和美國在線（AOL）一項戰略協議又引起業界的注目，AOL向

休斯網路公司投資15億美元，用於開發Internet和衛星直播電和舶囪新產品和服務。通

過此項合作，休斯網路公司將向其700萬DirecTV用戶提供AOL的互動式電視服務，AOL將

向其1600萬用戶提供休斯公司的DirecTV和DirecPC服務。由休斯網路公司設計並製造用

於DirecTV和AOLTV的機頂盒。

隨著這些著名公司的大力推動，衛星連網服務逐漸開始成為一種上網的新選擇。

我國目前計劃採用休斯的DirecPC系統為用戶提供高速Internet接入及數字包裹投遞、多

媒體信息廣播的寬頻衛星通信信息網的公司有三家，他們是：

①廣州省郵電管理局，和休斯網路、東方衛星公司合作，提供直接到計算機的400kb/s

衛星Internet內容下載服務以及高達3Mb/s數字包裹投遞和多媒體廣播。計劃將於近日

投入運營，向全國的商業及個人用戶提供服務。

②北京天廣信息通信服務有限公司，由北京天科網路集成公司承建衛星網路操作中心，

目前已調試完畢。第一期工程主要針對企業用戶，用戶終端是休斯的PES端站加DirecPC

終端，即通過PES衛星電路回撥，DirecPC高速下載。進一步發展面向個人用戶。

③由中國電信數據通信局參與股份的中國雙威通訊網路、ChinaCastTechnology於去年

8月份剛與休斯簽訂了300萬美元的合同，雙威網路購入DirecPC設備，利用他們的衛星技

術，於明年初在中國推出一項名為Turbo163的衛星上網計劃，目標客戶是中國已上網的

1/4客戶。該公司預計在收費方面不會比目前的163網高出一倍以上，但在速度上卻可以

提高20倍——即上網最大速率

由目前的38.8K提升到400K。雙威網將是中國首家利用衛星結合地面網路提供民用上網服

務的公司。

3）提供衛星Internet接入的代表產品

目前提供這種服務的產品和應用很多。休斯網路系統公司於1994年率先推出革命性VSAT

產品——能與個人計算機互聯的DirecPC接收系統，使PC機用戶利用電視直播衛星的小口

徑接收天線，可以400kb/s的速度下載Internet上的大容量信息，為Internet擁擠不堪

的地麵線路開闢了一條高速的空間下載通道。隨後，世界上許多大的衛星公司，如，Gi

Lat、ScienceAtlantic、Comsat、GESpacenet等紛紛推出了用於Internet和增值業

務的VSAT系統（如，Skysurfer、PowerVu、CyberStream和Turbosat系統），幾乎所

有的衛星公司都在這一市場角逐，我國的北京賽得康公司和深圳經天科技公司都分別開

發出了類似的產品（SatcomLAN、PCVSAT），並已投入使用。

二、衛星Internet技術熱點

1、提高衛星鏈路TCP/IP性能——衛星協議網關

在Internet上傳輸數據所採用的TCP/IP協議是一種非常靈活的協議，可應用在包括衛星

系統在內的任何一種媒體上。然而衛星通信，特別是同步軌道衛星通信系統，存在時延

長、誤碼率高和帶寬不對稱等問題，嚴重影響了TCP/IP的性能。

雖然通過衛星可直接接入Internet網，但其性能也只能使用戶勉強接受。需要採取優化

措施來改善衛星TCP/IP性能。優化措施包括：調整傳輸控制協議在衛星鏈路應用中的參

數：減輕衛星鏈路上TCP的負荷：使用協議轉換網關。

雖然使用壓縮技術和高速緩存器可以減少需要傳輸的數據量。但所剩下的數據仍受上述

因素的限制，調整TCP參數並不能從根本上消除衛星鏈路對TCP性能惡化的影響，提高衛

星網上TCP/IP性能最有效的辦法是設立協議網關。

協議網關的工作原理是用最適合於衛星環境的一種協議來取代衛星連接段上的TCP。網關

可以是一個獨立的設備，也可以將網關的功能裝在衛星數據機、VSAT、路由器、超

高速緩存器或其他連接硬體中。

協議網關從容戶機上檢測到TCP連接，並將數據轉換成適合衛星傳輸的專用協議，然後在

衛星鏈路的另一邊再將數據還原為TCP，用於與伺服器通信。協議網關將端到端的TCP連

接分割成下列三個獨立部分：客戶機與網關間的遠端TCP連接、兩個網關之間的衛星協議

連接以及伺服器一側的網關與伺服器之間的TCP連接。

這種結構的主要優點是通過分割端到端的連接，可在衛星鏈路段上採用最適合於衛星條

件的協議，而在地面段繼續使用TCP。這樣在對最終用戶保持完全透明的同時提供更好的

性能。客戶機或伺服器不需作任何改動，所有的應用毋需修改而繼續有效。TCP避免阻

塞的機制在地面連接中依然有效，以保護Internet的穩定性。用戶享受到了兩種技術相

結合而帶來的所有好處，即：現有的基於傳輸控制協議的應用程序一點也沒有改變，而

同時在空間鏈路中使用適合於衛星的協議。

因此目前新推出的衛星通信產品幾乎都內置或外接獨立的衛星協議/TCP協議轉換網關，

以支持Internet業務。

2、衛星外交互通信技術

我們知道，通信系統分為單向通信和雙向通信兩種基本模式。其中雙向通信一般具有自

己的收發通道。如果一種通信系統的收發通道彼此分離，並且可以實現一個發通道對應

於一個或多個收通道這兩種特徵，我們可以稱之為外交互通信。

隨著網際網路技術的發展，在現有的網路通信中，不平衡傳輸現象非常嚴重。以3W瀏覽為

例，一般上下行通道的數據量差異為1∶5至1∶10，視主頁中的文字和圖片佔有量不同而

定。在FTP文件下載中，這個比例可達1∶20至1∶1O0，但這種不平衡現象還只是初步的

。如果應用網路多媒

體，那麼這種比例將達到1∶1000至1∶100000，任何現有的網路，無論是平衡傳輸還是

非平衡傳輸，都無法適應這種傳輸比例大範圍內變化的傳輸條件，都會造成傳輸通道的

浪費或成本的大幅度提高。怎樣尋找一種更好的適應這種傳輸比例大範圍內變化的非平

衡傳輸方法，這是在網路多媒體時代必須認真思考的一個問題，也是今後通信系統的一

個發展方向。

而外交互技術組網靈活，系統用戶容量大，很容易適應於傳輸比例大範圍內變化的非平

衡傳輸。外交互技術的下行情道是可變化的，包括速率上的變化和通道數量上的變化。

其中速率上的變化是有限的，非主要的，而通道數量上的變化（原則上講）是無限的，

主要的。這種下行通道的變化可較好地適應傳輸比例大範圍內變化的應用情況，具有組

網靈活的特點，在用戶量大增的情況下，可適當增開上行情道，大量增加下行通道，達

到大量容納用戶的目的。這些特點都是目前的網路傳輸技術或非平衡傳輸方法所無法解

決的問題，或很難解決的問題。

採用外交互通信技術，利用任何地面回傳線路將各衛星高速廣播系統改造為雙向網路通

信系統是目前一個很現實的應用，並且投資很低。因而也是目前衛星通信領域中的一個

熱點。

對於無線通信技術而言，外交互通信技術實現了一種低成本的非平衡傳輸方法。由於衛

星雙向通信站成本很高，不是一般單位能安裝得起的。但採用外交互技術后，下行通道

採用衛星高速單向廣播，上行通道採用低速地面回傳線路，即可實現雙向高速通信，又

實現了低成本的要求。成本可以降得很低。如一套衛星接收站價格（包括天線、高頻頭

）可在5000-6000元人民幣，天線尺寸可以降到45厘米，具備了數字入戶的條件。地面無

論何種數字通信技術，都很難覆蓋廣大城市邊緣地區、農村地區及山區。而這種衛星通

信系統，尤其對於像我國這種地域遼闊的發展中國家，是非常合適的，也是很實用的。

雖然目前採用外交互技術來實現衛星通信已有一些用戶，但存在的問題也不少。歸納起

來主要表現為：

1）系統兼容性問題。採用外交互技術后，系統與地面網際網路不能實現100%兼容，有大

量網路軟體不能在外交互系統上運行，或原網際網路的安全性喪失。

2）系統用戶容量低。開設一個外交互的下行情道只能增容100～200個用戶，發揮不出外

交互系統用戶容量大的特點。

3）速率較低。尤其在衛星通信系統中，下行通道速率不高，不能發揮高速下行通道的優

勢。

國內最早研究外交互技術的公司，例如北京賽得康通信技術有限公司，已經完成了第三

代外交互技術的產品化工作。從系統開放性、兼容性等方面，都已經達到了很高的水平

，並在很多系統中得到了應用。其開發的外交互衛星數據通信系統和外互動式有線電視

數據通信系統，結合多媒體點播技術和多媒體課件製作系統，在網際網路上開拓了一塊應

用前景，將會在網際網路網上教育和娛樂及瀏覽等方面發揮巨大的作用。

三、寬頻衛星通信技術的未來

目前的衛星通信通常屬於C波段和Ku波段系統，現代寬頻衛星系統，除INTELSAT及Cyber

star擬考慮Ku/Ka漸進過渡、Skybridge系統使用Ku頻段外，大多利用Ka頻段（20/30G

Hz），甚至EHF或Q/F（40/50/60GHz）的更高頻段。這些系統主要用於多通道廣播、

Internet和Intranet的遠程傳送和作為地面多媒體通信系統的接入手段，它們可以發展

成為全球信息高速公路的重要組成部分，成為實現全球無縫個人通信、Internet空中高

速通道必不可少的手段。

業內專家預言，不僅C波段和Ku波段VSAT繼續繁榮興旺，而且還將誕生新一代VSAT系統，

就像雙向通信能力推動VSAT滲透到全球電信市場一樣，預計Teledesic、Spaceway和Sky

bridge等Ka波段系統也將推動VSAT進入更多的數據業務領域，而且最終進入家庭。

二、　Internet的發展正進入成熟期，但需要克服由於增長太快而帶來的麻煩。Internet的三大困境主要來自於骨幹網、接入網、伺服器3大瓶頸。解決這三大瓶頸有多種方案，本文就現有成熟的技術——衛星通信與Internet結合、CATV與Internet結合這一組方案加以探討。

一Internet與衛星通信網的結合

1.Internet的困境

Internet是一個計算機網路的網路(NetworkofNetworks)，即網際網。它是由許許多多IP自治域系統通過路由器互聯構成複合的網路系統。這種網際網勢必在網路和內容分佈上都具有不平衡性，一方面表現在發達地區的網路設施較為健全，而邊遠地區網路設施稀少；另一方面表現在信息內容主要集中在少數發達地區。例如，美國是Internet的發源地，許多信息內容來自美國，因此，來自美國的帶寬要比去美國的帶寬要寬得多，IDC的大規模建設將加劇這種不平衡性。雖然採取加大帶寬、提高交換速度、多播技術等一系列措施，但終究沒有從根本上改變傳遞信息過程中的多跳、存儲轉發和點到點傳輸的工作模式。加之，Internet的大規模商用，網上內容的爆炸性增長，特別是流媒體的流行，給Internet帶來骨幹網阻塞，遠程接入困難，內容分發、傳遞速度慢等諸多問題。

2.衛星通信網與Internet的優勢互補

Internet的結構決定其不對稱性，而衛星通信網具有廣播特性，上、下行鏈路也不對稱，且具有空間跨越大、覆蓋面積大、遠程連接、直接一次投送到戶、實時傳輸等優點，而這正是目前Internet網所需求的。

由表1可見，衛星通信是Internet網的重要補充，兩者的結合是一種技術上的必然趨勢。我們稱這種結合為衛星Internet網。它的基礎是VSAT系統，具有廣播功能，以IP為網路服務平台，以Internet應用為服務對象。

3.衛星Internet簡介

a.衛星Internet的組成

衛星Internet的典型結構由一個專用的數據中心和一個星狀的VSAT衛星網構成，見圖1。

數據中心的功能有：信息處理，即信息內容的獲取、接收、封裝、發布；系統管理，包括用戶管理、用戶認證、網路管理、計費。

衛星網的功能有：雙向通信，即為遠程用戶提供Internet接入服務；單向廣播，數據廣播、多播和投送；交互，一般通過地面網實現交互。

b.衛星Internet的應用

由圖1可見，Internet上的信息通過數據中心進行一系列處理后，進入衛星地面站，由地面主站發往衛星，遠端的用戶，無論是集體用戶還是個體用戶，都可以通過衛星通道獲取所要的信息內容；另一方面衛星也可以將用戶所需的內容推送到用戶的硬碟上，這一切也可以通過衛星Internet的運營商來完成。根據用戶和業務的需要，衛星Internet可以通過增加上行載波數、衛星數、上行站數來保證網路的可擴展性。此時的衛星Internet可以作為一個開放、寬頻、具有實時廣播功能的網路平台，可以提供更廣泛的服務。

衛星Internet是以衛星線路為物理傳輸介質的IP網路系統，在IP層和物理層之間的鏈路層協議是DVB/MPEG-2。DVB通過擴充MPEG-2的復用部分和業務信息說明等功能，提供了視頻、音頻和數據復用的集成傳輸機制，使得DVB系統成為集視頻、音頻和數據於一體的多媒體系統。對於IP應用，通過數據封裝/復用，將原始IP數據轉換到DVB/MPEG-2傳輸流，從而使DVB成為支持Internet應用的一種重要載體。其中的封裝器更成了IP世界和DVB世界的“紅娘”。DVB標準的制定，對Internet和廣播電視網的融合、特別是對衛星Internet的發展產生了極大的推動作用。

基於DVB/MPEG-2的衛星Internet，通過54MHz轉發器可獲得45Mb/s左右的數據傳輸速率，加之其廣播和復用功能，使Internet如虎添翼，藉助衛星的功能飛向太空，使衛星Internet成為一種全新的網路系統和信息服務系統，衛星In-ternet具有VSAT、ISP、音頻、視頻廣播等多種屬性，它橫跨電信、網際網路和廣播電視三大行業，可進行互動式應用，通過地面網路的外交互和衛星線路的內交互進行互動式應用，克服了Internet的瓶頸。

4.VSAT系統與Internet接入的幾種方式

VSAT是衛星通信中的主流技術，把衛星高速寬頻廣播的特點擴展到Internet的應用中，為眾多新應用提供有效的解決方案。實際上，VSAT早已成為Internet的一部分。VSAT系統在Internet接入方面的應用有以下方式。

a.VSAT為大型ISP提供遠程Internet連接

衛星的不對稱線路方案深受ISP歡迎。衛星Internet市場中的不對稱衛星連接，其下行和上行業務量的比值約為8:1。由於美國是Internet網的發源地，據統計，目前大約80%的Internet信息內容存於美國本土的計算機上，一般從美國發出的分組數據業務約為接收的4～8倍。因此，世界各地的ISP需要來自美國的更多的帶寬，而去美國的路由則相對少得多，顯然衛星VSAT符合這一不對稱需求，可為大型ISP提供遠程Internet連接。

b.VSAT將Internet延伸到邊遠地區

要將Internet用光纖延伸到邊遠地區或山區，在短時間內幾乎是不可能的，而VSAT可以做到這一點。一顆同步衛星可覆蓋全球1/3的範圍，為通信能力不足等特殊環境提供點到點的相互連接，在大ISP和其下屬的小ISP之間提供連接。這種連接主要在一個國家內部，例如中國科技網網路中心為它在全國的50多個入口點的連接，金橋信息網的VSAT服務網，中國教育網的高速衛星通道網等，都屬於這種應用。

c.VSAT直接連到計算機

由於衛星通信和計算機等一系列新技術的發展，形成以VSAT系統為基礎的新構架，稱為DirecttoPC或PC-VSAT，衛星通過點到多點連接方式將ISP伺服器直接連到用戶計算機，使眾多公司無論大小，甚至個人用戶，均可利用空間數據通信的強大功能。

其工作過程是：用戶通過撥號方式訪問資料庫或網路，然後通過衛星接收天線和專用接收設備，用高達數百kb/s乃至數Mb/s的高速率接收、下載資料庫或網上的信息。這種方式充分發揮了現有電話線的接入功能和衛星通信的廣播功能。它具有易於安裝、避免網路阻塞、價格便宜、下載通道容量大，以及具有與光纖近似的服務等級和IP廣播服務等優點，因而成為發展的重點。

衛星連到計算機業務的終端產品有：配有Modem的PC，衛星接收適配卡，小型衛星接收天線(口徑只有60～90cm，可以裝在個人用戶的晾台上)，系統軟體等。

5.衛星-Internet的獨特優勢

現有兩種加速Internet傳輸的衛星解決方案，一種是利用寬頻衛星的雙向傳輸，給用戶提供16kb/s～2.048Mb/s的傳輸速率；另一種是利用衛星的高速下載和地面反饋的外交互的方式，它是基於當前Internet信息流量非對稱性而提出的。對於當前常用的Internet業務，接收的數據遠遠大於發送的數據量，在這種傳統的互動式衛星通信技術中，信息的往返傳輸都在同一種物理鏈路上實現，而在外互動式衛星通信技術中，則採用衛星鏈路作為下行數據鏈路，將其他通信網路，如電話撥號、區域網等作為上行鏈路，這大大緩解了Internet網的擁塞現象，並降低了整個系統的成本。

衛星Internet的寬頻應用有兩個關鍵技術，多播技術和推技術，這是有別於其他地面網的。多播技術可以減少網路流量，降低網路堵塞的可能性。推技術，一是根據用戶的要求提供信息，併發給用戶；一是自動搜集用戶最可能感興趣的信息發送給用戶。

衛星Internet在傳輸信息時繞過了陸地電路，可以避開擁擠的公眾電信網路，也可以不通過繁忙的海底電纜，而通過空中衛星鏈路到Internet下載文件，從而為Internet的發展開闢了空中通道。

衛星Internet不對稱線路方案可以使ISP根據其業務需求，靈活租用所需轉發器的容量，成為ISP尋求訪問在美國的Web“內容”的最佳途徑。

衛星的建設相對於光纜要快和經濟得多。採用衛星鏈路接入Internet較光纖專線經濟得多；對於點到多點的ISP的不對稱業務，衛星是最經濟、高效的解決方案，並且能很快地擴充業務；對於點到點的業務，衛星也比光纖經濟有效。

由於全球經濟一體化的發展，跨國公司不斷增多，短距離的Internet需求增多，通過衛星連接到骨幹網的區域網越來越多。通過衛星Internet，可以把跨國公司的辦公室連接起來，進行文件傳遞、遠程學習和培訓等應用。

當Internet逐漸演變成廣播媒體時，衛星Internet將大有用武之地，因為衛星本身就是一種有效的廣播媒體，它具有從單個軌道位“廣播”到全球1/3的獨特功能。在Internet上進行信息傳輸，平均要經過15跳，丟包率有時要高達20%，其根本原因是Internet由許多獨立的子網構成，信息在傳遞過程中需要多跳，每個節點是存儲轉發而不是直通。而衛星與Internet的結合，是“天—地”結合，通過衛星系統將內容投送到Internet的邊緣，內容提供商(ICP)可以發送任何更新的音頻或視頻節目到用戶，或將遠程用戶直接接入骨幹網，從而解決骨幹網阻塞和內容分發的問題。

二衛星-CATV-Internet的結合

1.衛星-CATV-Internet的新穎聯姻

目前，與Internet的連接方法主要是電話線連接和專線連接。電話線連接方式受限於線路速度，最高不超過56kb/s。且上網的費用對於老百姓來說還較高。專線的連接方式是指利用光纜、電纜、或衛星及微波等無線通道，或租用DDN專線將個人用戶或單位的區域網接入Internet，專線連接的優點是可以建立一個站點，傳輸速度快，但聯網費用昂貴，只適合於業務量大的單位和機構團體用戶，不適合廣大個體用戶。

為了尋求一種上網快、費用低、投資少、見效快的途徑，我們發現了衛星與有線電視網相結合的新的連接Internet的方式。

有線電視網的HFC網路是採用光纖和同軸電纜混合鋪設的，具有成本低、信號質量好、頻帶寬的特點，給家庭用戶高速、快捷上網開闢了一條新途徑。

通過有線電視網接入Internet，有線台要首先接入Internet，即有線台建立一個從Internet到有線網路的網關。有線台採用何種方法接入，將影響到整個網路用戶的上網質量。顯然，有線台採用普通電話線接入是不行的，只能選擇專線接入，DDN專線是接到本地電信部門的Internet網關，由本地到信息來源地(www站點)之間，要經過很多路由，而且會受到國內Internet主幹線路的速率限制，因此，用戶去外地或國外站點時，速度依然較慢。再者，國內的許多中、小城市尚未開通Internet接入服務，無法申請到DDN專線。而利用衛星專線就可以解決這一難題。

這種新的接入Internet的方法充分利用現有的CATV網的現狀和衛星不對稱單向廣播的特點。具體來說就是：CATV仍然採用當前的單向傳輸，而衛星也採用單向廣播傳輸，用戶的回傳信息則通過地面的Internet傳送到信息源。採用這種方式，有線台就不必建立衛星上行站，而有線電視網也不必進行雙向改造，這就大大降低了資金的投入，也大大地縮短了建網的時間。

2.衛星與CATV相結合的系統

由於Internet用戶使用最多的操作是瀏覽www站點，具有下行數據量遠遠大於上行數據量的特點，這種衛星通道和有線網路都是單向傳送下行數據，而利用撥號回傳上行數據的結構正符合這一特點。其系統框圖如圖2所示。