卫星与因特网互联

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  Internet与卫星通信网的优势互补
  
   由于卫星通信具有空间跨越、远程通信和广播等地面网没有的独特功能,因而成为因特网Internet摆脱目前困境的一个重要途径。卫星通信与Internet结合是由Internet的应用功能不断提高、应用环境的变化,以及卫星通信的特点、功能决定的,更重要的是它们俩有某种内在的千丝万缕的联系。
   1、Internet的困境
   由于Internet发展的太快,从而遇到了发展中的困境。在十年左右的时间里,Internet网已发展成为全球应用种类最多,应用范围最广泛的信息基础设施,几乎所有的通信系统都被Internet“一网打尽”,都被冠以“Internet”的头衔,例如基于SDH/DWDM的光Internet、基于WAP/GPRS的移动Internet、基于Cable Modem的CATV——Internet、基于无线微波技术的无线Internet网以及正冉冉升起的新星——卫星——Internet。
   Internet统领全球的通信系统,应用范围就极其广泛,除了其本身独特的E-mail、WWW、FTP之外,它还提供IP电话、VPN、电视会议、电子商务、网上广播、视频点播等功能及业务应用。而Internet最为诱人之处在于,它已成为全球最大的信息库和数字媒体,几乎所有的信息都将在网上呈现,有取之不尽、用之不竭之势。
   无论Internet的网络规模、应用种类、信息内容发生了多么巨大的变化,它都是一个计算机网络的网络(network of networks)——即网际网。这一本来面貌没有发生根本变化,即它是由许许多多IP自治域系统通过路由器互联构成复合的网络系统。这种网络形式必在网络和内容分布上都具有不平衡性:一方面表现在发达地区的网络设施较为健全,而边远地区网络设施稀少;另一方面表现在信息内容主要集中在少数发达地区,例如,美国是Internet的发源地,许多信息内容来自美国,因此,来自美国的带宽要比去美国的带宽要宽的多,若IDC大规模建设将加剧这种不平衡性 。虽然采取加大带宽、提高交换速度、多播技术的采用等一系列措施,终究没有从根本上改变传递信息过程中的多跳、存储转发和点到点传输的工作模式。加之,Internet的大规模商用化,网络内容的爆炸性增长,特别是流媒体的流行,给Internet带来骨干网阻塞,远程接入困难,内容分发,传递速度慢等诸多向题。
  2、卫星通信网与Internet的优势互补
   Internet的结构决定其不对称性,而卫星通信网具有广播特性,上、下行链路也不对称,且具有空间跨越大、覆盖面积大、远程连接、直接一次投送到户、实时传输等优点,而这正是目前Internet所需求的,为了方便读者,将列附表如下:
  由附表可见,卫星通信是Internet的重要补充,也就是说卫星通信正好补充了Internet的不足,卫星通信与Internet的结合是一种技术上的必然趋势。我们称这种结合为卫星—Internet。它成为Internet的一个组成部分并能够独立运行,它的基础是VSAT系统,具有广播功能,以IP为网络服务平台,以Internet应用为服务对象。
  3、卫星Internet简介
  ●卫星——Internet的组成
  卫星——Internet的典型结构由一个专用的数据中心和一个星状的VSAT卫星网构成,见附图。
  数据中心的功能:信息处理,即信息内容的获取、接收、封装、发布;系统管理,包括用户管理、用户认证、网络管理、计费。卫星网的功能:双向通信,即为远程用户提供Internet网接入服务;单向广播,数据广播、多播和投送;交互,一般通过地面网络实现交互。
  
  
  
  卫星——Internet网的应用
  
  由图可见,Internet上的信息通过数据中心进行信息的一系列处理,进入卫星地面站,由地面主站发往卫星,远端的用户,无论是集体用户还是个体用户,都可以通过卫星信道获取所要的信息内容;另一方面卫星也可以将用户所需的内容推送到用户的硬盘上,这一切也可以通过卫星——Internet运营商来完成。根据用户和业务的需要,卫星——Internet可以通过增加上行载波数、卫星数、上行站数来保证网络的可扩展性。此时的卫星——Internet可以作为一个开放、宽带、具有实时广播功能的网络平台,可以提供更广泛的服务。
  卫星——Internet是Internet的延伸与补充,卫星——Internet是以卫星线路为物理传输介质的IP网络系统,在IP层和物理层之间的链路层协议是DVB/MPEG-2。MPEG-2是视音频压缩、编码、复用的标准。DVB通过扩充MPEG-2的复用部分和业务信息说明等功能,提供了视频、音频和数据复用的集成传输机制,使得DVB系统成为集视频、音频和数据于一体的多媒体系统。对于IP应用,通过数据封装/复用,将原始IP数据转换到DVB/MPEG-2传输流,从而使DVB成为支持Internet应用的一种重要载体。其中的封装器更成了IP世界和DVB世界的“红娘”,使它们沟通,使它们连通。DVB校准的制定,对Internet和广播电视网的融合、特别是对卫星—Internet的发展产生了极大的推动作用。
  基于DVB/MPEG-2的卫星—Internet,通过54MHz转发器可获得45Mb/s左右的数据传输速率,加之其广播和复用功能,使Internet如虎添翼,借助卫星的功能飞向太空,使卫星——Internet成为一种全新的网络系统和信息服务系统,卫星——Internet具有VSAT、ISP、音、视频广播等多种属性,它横跨电信、互联网和广播电视三大行业,其可贵的是可进行交互式应用,通过地面网络的外交互和卫星线路的内交互进行交互式应用,躲过Internet的瓶颈,轻松上网看电视、听广播、读新闻、玩游戏、发E-mail、下载大型文件、网上教学、远程医疗等。卫星——Internet的出现,模糊了电信、广播和互联网的界限,是促进三网融合的重要力量,对国内现行的信息行业管理提出了新的要求。而目前卫星——Internet的市场需求已初见端倪,商业模式也已成熟,企业服务也已开始启动,这一切需要国家的信息产业管理体制、产业政策做出相应调整,以促进卫星——Internet的发展。
  4、VSAT系统与Internet接入的几种方式
  前边我们已介绍卫星—Internet的结构,其中之一是VSAT系统,VSAT是卫星通信中的主流技术,它的应用相当成功和普及,在提高速率方面非常迅速,并不断吸取各种最新信息技术IP Multicast、数字广播技术、PUSH技术、支持TCP/IP、UDP/IP等协议,把卫星高速宽带广播的特点扩展到Internet的应用中,为众多新应用提供有效的解决方案,实际上,VSAT早已成为Internet的一部分。
  VSAT系统在Internet接入方面的应用有以下方式:
  
  VSAT为大型ISP提供远程Internet连接
  
  卫星的不对称线路方案深受ISP欢迎。卫星——Internet市场中的不对称卫星连接,其下行和上行业务量的比值约为8:1,由于美国是Internet的发源地,据统计,目前大约80%的Internet信息内容存于美国本土上的计算机,一般从美国发出的分组数据业务约是收入的4-8倍,因比,世界各地的ISP需要来自美国的更多的带宽,而去美国的路由则相对少得多,而卫星VSAT则符合这一不对称需求,为大型ISP提供远程Internet连接,为许多大型ISP、ICP、通信业务运营者和跨国企业高效地接入北美Internet,通过卫星系统直接建立和美国Internet的高速连接。
  
  VSAT将Internet延伸到边远地区,并提供ISP之间连接
  
  要将Internet用光纤延伸到边远、山区,在短时间内几乎是不能的,而VSAT可以做到这一点,卫星发射后定位在轨道上,通过一颗卫星可覆盖全球1/3的范围,并能很快投入使用。为通信能力不足和边远山区等特殊环境提供点到点的相互连接,在大ISP和其下属的小ISP之间提供连接,这种连接主要在一个国家内部,例如中国科技网网络中心为它在全国50多个入口点的连接,金桥信息网的VSAT服务网,中国教育网的高速卫星通道网等都属于这种应用。
  
  VSAT直接连到计算机
  
  由于卫星通信和计算机等一系列新技术的发展,形成以VSAT系统为基础的新构架,称为Direct to PC或称作PC-VSAT,卫星通过点到多点连接方式将ISP服务器直连到用户计算机,使众多公司无论大小,甚至个人用户均可利用空间数据通信的强大功能。
  其工作过程是:用户通过拨号方式访问数据库或网络,然后通过卫星接收天线和专用接收设备,用高达数百K比特乃至数兆比特高速速率接收、下载数据库或网上信息。这种方式充分发挥了现有电话线的接入功能和卫星通信的广播功能。它具有易于安装、避免网络阻塞、价格便宜、下载通道容量大,以及具有与光纤近似的服务等级和IP广播服务等优点,因而成为发展的重点。
  卫星连到计算机业务的终端产品有:配有Modem的PC、卫星接收适配卡、小型卫星接收天线(口径只有60-90cm,可以装在个人用户的凉台上)、系统软件等。
  
  卫星——Internet的市场分析
  
  1、卫星——Internet的独特优势
  ●从卫星——Internet的解决方案看其特点
  现有两种加速Internet传输的卫星解决方案,一种是利用宽带卫星的双向传输;一种是利用卫星的高速下载和地面反馈的外交互的方式,它是基于当前Internet信息流量非对称性而提出的。对于当前常用的Internet业务,接收的数据远远大于发送的数据量,这种传统的交互式卫星通信技术中,信息的往返传输都在同一种物理链路上实现,而外交互式卫星通信技术中,则采用卫星链路作为下行数据链路,将其他通信网络,如电话拨号、局域网等作为上行链路,这种上、下行链路分开的办法,大大缓解了Internet的拥塞现象,并降低了整个系统的成本。
  卫星——Internet的宽带应用有两个关键技术,一是组播技术,二是推技术。这是有别其他地面网络的,组播技术是利用卫星通信广播技术的特点,支持数据广播和用户有权限接收,这样可以减少网络流量,降低网络堵塞的可能性。推技术,一是根据用户的要求,提供用户请求的信息发给用户,一是自动搜集用户最可能感兴趣的信息发送给用户。
  ●卫星——Internet的传输不受陆地电路影响
  卫星Internet在传输信息时绕过了陆地电路,可以避开拥挤的公众电信网络,也可以不通过繁忙的海底电缆,而通过空中卫星链路到Internet下载文件。从而为Internet的发展开辟了空中通道。
  ●卫星——Internet的不对称线路方案为ISP解决了难题
  前面我们已介绍Internet的上、下行业务不对称,世界各地的ISP运营商需要来自美国的更多的带宽,而去美国的路由相对较少,这始终是ISP关心的问题,而今卫星Internet不对称线路方案可以使ISP根据其业务需求,灵活租用所需转发器的容量,成为ISP寻求访问在美国的Web“内容”的最佳途径。
  ●卫星——Internet比光纤建网更经济更高效
  光缆建设通常需要用几年的时间及几十亿美元的投资,而卫星的建设要比光缆快和经济得多。并且当卫星入轨后,一颗星能覆盖全球1/3的范围,且能很快投入使用。采用卫星链路接入Internet的公司和用户较光纤专线经济得多;对于点到多点的ISP的不对称业务,卫星是最经济高效的解决方案,并且能很快的扩充业务;对于点到点的业务,卫星也比光纤经济有效。
  ●卫星——Internet更适合不断发展的局域网
  由于全球经济一体化的发展,跨国公司不断增多,短距离的Internet需求增多,通过卫星连到骨干网的局域网越来越多,通过卫星——Internet把跨国公司的办公室连接起来,进行文件传递、远程学习和培训等应用。
  ●卫星——Internet可作为多信道广播业务的平台
  当Internet逐渐演变成广播媒体时,卫星——Internet将大有用武之地,卫星本身就是一种有效的广播媒体,有“广播”到全球1/3的独特功能,它与Internet的结合,是“天—地”结合,内容提供商ICP可以发送任何更新的音频或视频节目到用户,多信道广播肯定是未来Internet的新业务。
  2、国内外卫星——Internet市场的发展动态
  ●国外卫星——Internet主要运营商
  人们认识任何事物都有一个过程,早在1970年,美国国防部门ARPAnet项目就采用了卫星传输Internet业务的方法,但直到1996年,由于Internet业务的迅速发展,卫星接入才又重新被人们重视。国际上,单向卫星—Internet接入在中小企业和家庭应用比较成本功,主要集中在欧美、日本等发达国家。主要运营商有:
  ●PanAmsat——
  早在1998年,PanAmsat就提供了卫星—Internet链路。至今,它已为澳大利亚、日本、韩国、日本、新西兰、印尼、蒙古及台湾等提供服务。
  ●Direct PC——
  在日本,Direct PC提供的单向卫星连接,使得个人用户和小型企业用户可以下载大量的Internet数据和图形,而用拨号Modem或陆地专线作为上行接入或“请求”。此外,Internet访问还可用作培训和远程学习。据估计,该项业务在日本的用户数在2001年可能超过100万。
  ●NTT的Mega-wave——
  NTT的Mega-wave提供的基于卫星的本地环路业务,采用标准的拨号Modem供用户接入到Internet,或把Internet与Internet相连接,其多媒体业务综合了视频、音频及数据;采用45cm天线及组合在路由器里的接收器可用于公司局域网,居民用户可以通过电视机的机顶盒与之连接,从卫星下行获得高速的大量数据及图形。
  ●Tachyon——
  Tachyon公司已首次在美国奥兰多利用卫星提供双向互联网服务,被称为Tachyon.net,通过卫星可进行高速IP电话传输,同时还可在欧洲和美国任意地点进行数据传输。
  Tachyon公司在欧洲,利用欧洲电信2A卫星可提供从爱尔兰至俄罗斯广大区域的卫星——Internet服务,在美国卫星——Internet服务,可覆盖从加拿大至波多黎各,并扩展到南美、东欧和澳大利亚,最后在2001年达到全球任何一点均可提供上网服务的目标。
  ●Compaq——
  全球最大的PC厂商区成为 Direct PC 伙伴,已于1999年就开始向用户提供通过Direct PC 卫星系统上网服务,使用者可以在商店的导览电脑中、或是Compaq的网站上为个人电脑订购 Direct PC 卫星系统服务。
  ●休斯公司和美国在线开展战略合作——
  休斯网络公司向700万Direct TV用户提供美国在线的交互式电视服务,美国在线向1600万用户提供休斯公司的Direct TV和Direct PC服务。
  ●我国卫星——Internet主要运营商
  随着国际上一些著名公司为卫星——Internet的“鸣锣开道”,卫星上网已成为上网的新选择。我国的卫星—Internet服务也开始启动,其中有代表性的公司有中广卫、双威网络、中广电信、南方卫星公司、上海建华、中国网通、东方卫星网络,广电数据广播中心等。我国采用休斯的Direct PC系统为用户提供高速Internet及数字包投递、多媒体信息广播的宽带卫星通信,下面简单介绍三家主运营商:
  ●广州省电信局和休斯网络、东方卫星公司合作——
  提供400kb/s 卫星——Internet内容下载服务、3Mb/s数字包裹投递和多媒体广播。
  ●北京天广信息通信服务有限公司——
  由北京天科网络集成公司承建卫星网络操作中心。首期工程主要针对企业用户,用户终端是休斯PES端站+Direct PC终端,通过PES(Personal Earth Station)卫星电路回传,Direct PC高速下载。下步发展面向个人用户。
  ●中国双威通讯网络——
  由中国电信数据局参与股份,与休斯签订了300万美元合同,双威网络购入Direct PC设备,推出名为Turbo 163 仍卫星上网计划,目标是中国已上网的1/4用户,双威网将是中国首家利用卫星结合地面网络提供民用上网服务的公司。据了解上网收费将比目前163网高出一倍以下,但速度可提高20倍,即由目前的38.8k提高到400k。
  
  结束语
  
  卫星——Internet 解决了Internet阻塞的燃眉之急;卫星——Internet又使Internet插上了飞的翅膀,由点到点的数据传输走向广播的第四媒体;卫星——Internet使Internet只传数据到进行音频、视频、数据的多媒体信息的即时、动态的广播,使Internet发生了质的飞跃,未来的Internet是电话、电视、数据的真正融合,是电信网、电视网、互联网,三网的真正合一,这种融合是预示着一种新媒体的诞生,这种新媒体是宽带交互式媒体,是天地合一,固定与移动通信的合一,即有Internet的Web的交互能力,又有电视的动感和高质量的音像效果,是目前广播电视从电视频道上向Internet上的转移,届时就可以做到任何时间、任何地点与任何人进行多媒体通信的要求,实现文章开头所说的Internet的要求。因而说21世纪是属于卫星——Internet的世纪。
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