卫星上网简介(优点 卫星上网资费问题 什么是非对称方式 工作原理)

研究详细报告(一、 引 言 二、 几种Internet高速接入方式的比较 三、 Internet卫星宽带接入核心技术 四、 Internet卫星宽带接入系统 五、 应用现状和发展前景)

卫星上网简介

优点

使用卫星上网的速度比起传统的调制解调器，快上了数十到一百多倍，最高可达3Mbps的传输速率。 用户只要通过计算机卫星调制解调器、卫星天线和卫星配合便可接入Internet。它是一种非对称的接入方式，其业务功能强大，可以向用户提供四百 kbps的因特网下载速度，是现时上网最快速率的七倍，也可进行卫星广播式服务，例如大文件投递、多媒体广播、网页广播等。服务覆盖范围广泛可覆盖中国大 陆所有地区、中国台湾及港澳地区。极富成本效益，高速交互可以通过公共代理服务器减少重复频宽占用，一对多点数据广播 下载更可大大减少上网频宽与时间浪费。 高品质多媒体视音频、利于推广多元化增值应用。技术成熟稳定标准，用户上网方式与原来相同。

**** 全球现共有十一家网络服务商提供卫星接入的服务，用户总数已达到佰余万。使用卫星上网的用户需为计算机装配一张卫星网络PCI卡，并与一个约七十五厘米口 径的卫星接收天线相连。用户在浏览器软件上单击一个网址，网址要求信号由调制解调器送到用户的互联网服务商。卫星网络运行中心接到要求信号后，根据用户的 要求到相应的网站去获取所需信息，再将信息上传到卫星，以高速高带宽送到用户的接收天线，然后再传到用户的计算机上。

卫星上网除了服 务区域广泛外，其最大的特色就是速度，从速度上比较，卫星上网的速度比起传统的调制解调器，快上了数十到一百多倍，是14.4kModem的28倍，支持 所有标准的TCP/IP网络协议及应用, HTTP、 FTP 、SMTP等。所以能以非常快速有效率地下载您想要的大档案。 卫星直播网络服务所需系统设备为网络营运中心（Network Operation Center, 简称NOC），7-11m直径卫星发射天线，24M卫星频宽构成的上行主站，同时透过宽带专线上联互联网，可以取得用户所指定存取的网络资源，利用Ku波 段QPSK卫星调制编码转成卫星信号上链至卫星，广播下传至用户。客户端只需Pentium/90,16M,20M HD以上计算机，Window95或NT Workstation4.0操作系统，14.4kbps以上Modem基本上网配置,配上0.75-0.9m卫星天线，Ku频段卫星信号接收器，卫星 Modem卡，驱动及应用软件套件。使用时，用普通MODEM拨通ISP，通过MODEM上行，卫星用400K速率下行。同时提供3M的广播带宽，用以提 供网站广播，证券信息，以及数据投递，远程教学等功能 对于一般企业而言，卫星上网的数字封包快递及多媒体传送服务可以非常快的由单点对多点广播数字信息，如传送软件，电子档案或是企业内训练课程节目等传送到 分公司、经销商、连锁店、及会员等。 另外，卫星上网的广播功能可以如电视节目表般地事前安排，亦可以按照使用者的要求来安排。 卫星上网服务，以其高速率、高速率的理想传输模式，就花费而言，相对合理，所以作为一种全新的宽带接入方式正在逐步发展。

卫星上网资费问题

10月全国实现卫星宽带上网 资费与ADSL相当。

中国卫通卫星宽带北京关口站24日交接，东北、华北、华中地区从此实现以卫星宽带接入电话、电视、互联网。预计到今年10月，上海、广州关口站也将开通，届时卫星宽带接入将覆盖全国。

据 中国卫通负责人介绍，使用高容量的卫星宽带系统，不仅面向需要稳定宽带接入的个人、集团等高端用户，还面向地面网络难以覆盖的城市盲点，以及地面网络建设 难度大的边远山区。记者了解到，宽带卫星比传统卫星容量提高数倍，使卫星通信首次取得规模化经济效应，从而降低了使用成本。测算显示，宽带卫星接入与 ADSL等宽带接入的使用成本几乎没有差异。

新的接入技术可以从某种程度上改善这种状况，它就是采用美国休斯公司Diiec PC技术的高速宽带多媒体接入系统。这是一套单向的卫星广播系统，采用非对称的互联网接入方式。

什么是非对称方式

互联网应用的一个很大的特点就是信息传输的不对称性。用户浏览互联网时一个简短的请求，可能引致请求信息几千倍的下载文件回传。如果通过调制解调器下载，常常要花很长时间。那么，可不可以让上传的带宽窄一点，下传的带宽增加一些呢？

使用DirecPC技术，可以使这一问题得到解决。Direc PC卫星发送服务是美国休斯网络系统公司1996年推出的高速宽带多媒体接入技术，曾获 得美国《数据通讯》杂志96年度最新产品金奖。几年来，Direc PC技术风靡全球，不但在美国拥有大量用户，并且在加拿大、墨西哥、德国、北非、中东、印度、日本、韩国、中国台湾等国家和地区得到广泛应用。

工作原理

卫星系统的基础设备为网络营运中心（Network Operation Center，简称NOC），包括一架7米直径的卫星天线和54M的上行主站。其他还包括专用宽带网，用于上连互联网或通过Ku波段QPSK卫星调制编码器向用户广播。

系统的工作过程见这样的：用户通过拨号或其他方式，例如ISDN或者专线接入互联网，将服务请求如浏览网页、下载文件等命令转给网络操作中心NOC处 理，在该要求离开用户PC之前，用户端软件将在该要求信息上附加一个头码，NCO收到请求信息后，将头码删除，根据信息地址到相应网站获取所需要的内容， NOC随后将这些内容发送到卫星上，上行速度可达24Mbps，再由卫星发射至用户的接收天线并由此进入计算机、在用户端，最低的配置为 Pentium90计算机，16M内存，20M硬盘空间和14.4Kbps以上的调制解调器此外，还需要安装一付直径0.75--0.9米的卫星接收天线 和一块包括在计算机内的数据卡以及驱动和应用软件等。操作系统为Win95或Win NT。

技术特点：

1、采用非对称的高速卫星传输技术，优化网络带宽；

2、支持标准TCP/IP协议、WWW、E-mail、Newsgroup、Telnet；

3、支持单向流式视、音频实时多点传送；

4、支持一对多点3Mbps速度数据文件传送，接收端数目无限制；

5、所有传输数据实现DES加密，安全可靠。

目前全球共有11家ISP提供类似的业务，大约10万用户，分布在美国、日本、韩国、台湾等地。

在国内，由卫视周刊工程部代理的“星网通”和Turbo163卫星接入系统已经开通，就花费而言，卫星接入以其高速率的理想传输模式，也较为合理，不论企业规模的大小或个人用户皆足以负担。现在，全国各地的互联网用户都可以通过卫星享受高速上网冲浪的乐趣了。

为高速接入Internet，宽带接入技术应运而生，对目前流行的几种Internet宽带接入方式进行了简要比较，并重点介绍了Internet的卫星宽带接入技术及其应用领域和发展前景。

研究详细报告

关键词：Internet 卫星通信 接入技术 宽频技术

一、 引 言

经过20多年的巨大发展，Internet已成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络，它不仅是大学和科研部门之间传送科研数 据的专用手段而且已成为人们日常工作、学习、生活、娱乐等的多媒体手段。在我国，近几年Internet业务发展更为迅速，据中国互联网络信息中心最新统 计，截止到1999年的10月国内用户已达450万之多，国际线路总容量也已达到241M。但与发展相矛盾的是，使用过Internet的人都有一种感 觉，网络速度太慢，特别是在下载资料的时候，令人感到相当不耐烦甚至放弃接取，以至于许多网民把WWW戏称为World Wide Wait。从整个网络来看，现有的Internet主干速率较低是造成网络速度过慢的一个原因，但随着干线的扩容正在得到逐步解决；主要原因是目前绝大部 分上网用户仍旧采用传统的Internet接入方式，即用一对电话线外加一个模拟MODEM，即使基于V.90标准的最新MODEM也只有 56kbit/s，接入速率较低，满足不了用户日益增长的多媒体通信需求，可见主要是接入网的“瓶颈”效应导致网速过低。尽管光纤到户可以解决接入网的 “瓶颈”效应，并且是未来的发展方向，但是，要解决“最后一公里”瓶颈将是一笔巨额的投资，目前暂时还难以实现。所以寻找一种现阶段既能满足用户需求又较 易实现的高速接入方式成为大家关注的焦点。在这种情况下，基于卫星的Internet应运而生，并日益显示出其强大优势和发展前景。

二、 几种Internet高速接入方式的比较

从目前的研究成果和应用情况来看，人们主要看好ADSL、Cable Modem和卫星这三种Internet宽带接入方式。

ADSL宽带接入方式，即非对称数字用户线路技术，其上下行传送速率不相等，它能够在现有的以铜双绞线为介质的电话接入网上提供几百kbit/s的上行 速率和高达6Mbit/s的下行速率。它的优点是接入速率高、有现成的网络、即可上网又可打电话。缺点是速率受距离限制、不是随处可用、需改造现有的 PSTN网络。我国深圳数据通信局已开通ADSL宽带接入业务，在访问本地网时速率可达到1.5Mbit/s，ADSL终端设备和调试费用3800元，月 租420元。

Cable Modem宽带接入方式，是利用现有的以HFC为介质的有线电视网CATV来实现Internet高速接入，其上行速率可达10 Mbit/s，下行速率可达30 Mbit/s。优点是接入速率高、有现成的网络、即可上网又可看电视、速率基本不受距离限制。缺点是有线电视网的通道带宽是共享的，这意味着每个用户的带 宽随着用户的增多将变得越来越少；用户端的噪声会在前端叠加，形成所谓噪声干扰的“漏斗效应”；另外，传统的有线电视属于广播型业务，在进行交互式数据通 信时要注意安全性和可靠性；同时需改造现有的有线电视网络。我国广东视讯宽带网已经开通了Cable Modem的服务，目前上/下行速率为10 Mbit/s，设备安装费为2500元，月租费120元/40MB。

卫星宽带接入方式，是指用户直接通过卫星来访问Internet。目前卫 星宽带接入速率一般为400 kbit/s，下载多媒体时速率可高达3 Mbit/s。优点是接入速率高；不受地域限制，真正实现了Internet的无缝接入；同时还可接收卫星电视。缺点是受气侯影响，特别是雨雪天气时，收 讯会受影响；同时初期投入费用较高。中国电信与香港双威通讯网络将在中国推出名为TURBO 163的宽频卫星互联网传送服务，预计用户端的设备安装费在3500元左右，月租费300元左右。

比较这三种Internet宽带接入方式，ADSL和Cable Modem在城域网中有较大优势，而在广域网中，卫星系统则最有前途，它不仅可实现Internet的高速无缝接入，同时还可实现卫星直播到户。

三、 Internet卫星宽带接入核心技术

不对称交互模型，我们知道用户对Internet数据访问的是不对称的，下行速率要求高而上行速率要求低。而传统的通信设备和网络都是基于对称模型的， 在信息不对称的情况下，通信资源利用效率非常低，隐性地造成了资源的浪费。而通信信道不对称交互模型的提出，与信息流量的不对称模型相互匹配，这种模型匹 配本质上并没有增加物理信道的容量，但充分发挥通信系统的作用将有助于提高系统效率。不对称的通信模型匹配概念将突破性改变传统通信领域的概念。

宽带技术，它可根据用户的需求按需分配带宽，提供不同速率等级的服务，一般的个人用户仅提供网路接取服务；对于专业用户，除提供高速网路接取服务外，另 加上多媒体资讯传送、网页播放及新闻播放等服务；对于企业可连接Intranet,提供多人同时实现Internet高速接入。

点对多点广播技术，卫星系统的最大优势是“广播方式”，即“点对面”方式。这种单向的、广播的信息交流方式对于大量的共性信息高速传递非常有效，这无疑将对诸如远程教育这样需要多点传送资料者具有经济效益，而采用一般的网路就需要增加额外的带宽和费用。

超高速缓存技术，在卫星网络操作中心（NOC）设有超高速缓存区，这里存储有最受欢迎的网址，以便于用户快速访问。这里的NOC是Internet卫星 宽带接入系统的核心，它是一套以高性能服务器为核心的计算机系统。NOC包括超高速缓存区、Internet访问模块、卫星数据传送模块。具有向卫星上行 数据的功能，可实时高速接入Internet。

另外还有PUSH推送、实时传输/控制协议、资源预留协议和公开密钥密码体制等技术。

四、 Internet卫星宽带接入系统

目前常见的Internet卫星宽带接入系统主要有DirecPC和InSAT，其中DirecPC用户较多。

DirecPC是把卫星通信系统与地面电话网络结合起来，即电话网络作为上行通道，卫星通道作为Internet的下行链路来实现Internet的高 速接入。与一般以电话传送的最大区别是：DirecPC不是完全通过卫星作双向传送，用户的接收天线只能下载档案，不能替用户发出指令，因此卫星 Internet 用户需要通过本地ISP，才可以把指令发出，不过所有发出的指令，都附带档案下载的卫星Internet IP地址（用户电脑上的PC卡有专用IP地址）。

DirecPC卫星直拨网路业务的工作过程是：拨号上网时，用户计算机内的 DirecPC软件会同时告知服务供应商（ISP），把上网的要求转到DirecPC网络操作中心（NOC），如果用户所要访问的站点在 NOC的超高速缓存区内，中心会把网页内容调出立即通过卫星直接传给用户；如果用户所要访问的站点不在NOC的超高速缓存区内，中心立即从目标信息所在的 网络主机获取用户所需资料，然后通过卫星通道把信息传给用户。可见卫星通道代替了目标信息所在网至本地网间传输通道及本地网至用户间的电话线路，传输速率 得到了很大提高。拿一个2MB的档案来说，利用33.6kit/s的MODEM下载要9分钟，通过卫星以400kbit/s下载只要40秒钟。对于用户来 说，要通过卫星上网，除个人电脑外，需配备一块卫星适配卡，一副碟形天线，一套DirecPC软件。将适配卡插入电脑，安装DirecPC软件，连接天 线，就可以上网了。在Ku波段下，天线直径约60cm。

毫无疑问，上面的DirecPC卫星直拨网路业务，实际上是一个单向的“有效的宽频带 网络”，主要是用卫星来解决电话线解决不了的高速数据下载问题，用户仍需依赖地面电话网络。对于现在还不能够实现用电话线入网的地方，则可充分发挥卫星接 入系统通信距离远、费用与距离无关、覆盖面积大且不受地理条件限制的特点，采用双向卫星传输即InSAT访问Internet，从而实现无处不在的 Internet服务。

双向卫星传输可以采用VSAT来实现。例如现在的TDM/TDMA制式的数据VSAT系统，可以认为本来就是基本按客 户机/服务器的模式设计的，其双向通信量相差十倍以上。当然其他VSAT制式，如TDMA或SCPC都可以采用。要根据实际应用的需要来选用，对现有的 VSAT系统最好能加以改进，以适合Internet通信的需要。

五、 应用现状和发展前景

Internet卫星宽 带接入不仅能够向用户提供高速 Internet接入服务，同时能向地球的每一个角落传送信息。正因为卫星接入方式的这些优点，使得卫星通信正在迅速成为访问Internet的重要途 径。通过卫星接入Internet已在北美、欧洲、亚洲等许多国家和地区得到了广泛应用，其应用领域已扩展到遥距课程、医疗服务、证券服务、文件传送、多 媒体业务以及即时新闻快讯等。在我国随着TURBO 163服务的推出，将解决中国目前因互联网用户迅速增长所造成的频宽瓶颈问题，同时也相信随着Internet宽频卫星服务在我国的推出，必将促进我国 Internet的发展。

一、 VSAT的发展

　由于Internet的驱动，像其他通信技术一样，卫星通信正转向满足数据通信的全面需求

。具体他讲，一方面已经成熟的基于C波段和Ku波段技术的VSAT系统不断演进满足了Int

ernet业务的要求，并成为全球Internet网的一个重要组成部分，另一方面采用更高的K

a频段技术、可真正实现个人通信的宽带卫星通信系统，特别是低轨道卫星群系统正在开

发、试验和建设之中，卫星通信被越来越多的电信网运营者、ISP及ICP等选作提供Inte

rnet服务的重要手段。目前，VSAT是卫星通信中的主流技术，它的应用相当成功和普及

，但传统VSAT提供的业务速率不太高，入向链路速率达到64kb/s，出向链路速率一般可

达到512kb/s。随着各种新应用的出现，对高速率提出了要求。一些在VSAT市场角逐的

大公司投入大量的资金和人力进行一场提高网络速度的竞争。因为VSAT网的速度越快，

销售和购买它的公司就越有竞争力。目前建设的VSAT网能容纳高达2Mb/s的出站链路速

率，许多VSAT公司计划在世纪之交使网络速率达到20Mb/s或更高。

VSAT在提高速率方面非常迅速，涌向市场的VSAT产品命名也常以turbo，cyber和surfer

这样的词做前缀或后缀。如业界推出的最新的高速率VSAT产品有：Comsat实验室的Link

way2000系统、GE Spacenet的高速Turbosat VSAT、Gilat的SkySurfer VSAT、New Medi

a的CyberStream VSAT产品。

光有速度还不够，VSAT系统还不断吸取各种最新信息技术如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网络

应用，为众多新应用提供有效的解决方案。事实上，VSAT已成为当今世界上高速发展的

数据业务，特别是Internet的一部分。

VSAT系统在Internet接入方面的应用主要有以下几种方式：

1、为大型ISP提供远程Internet连接

据统计，目前大约80%的Internet信息内容存于美国本上的计算机。许多ISP、内容提供

商、通信业务运营者和跨国企业希望高效地接入北美Internet骨干网，通过卫星系统直

接建立和美国Internet的高速链路。这些链路可以是速率对称的也可以是非对称的，链

路两个方向都具有相对稳定的数据流。由于Internet业务量的不对称性，通常针对客户

的确切需求提供非对称卫星链路。目前提供这类产品和服务的公司很多，系统一般采用

SCPC/DAMA体制。例如Loral Orion公司经过中国电信（香港）国际接入公司（CTIA）的

支持，向在中国的跨国公司提供卫星跨国界专用网服务。

2、扩展Internet到边远地区并在ISP间提供链接

为通信能力不足的地区提供PPP（点到点）相互连接，在大ISP和它下属的小ISP之间提供

高速连接，这种连接主要在一个国家内部。入向速率即发往主要ISP的信息量相对较低。

例如中国科技网网络中心和它在全国的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筹都可归属于这类应用。

3、直连到计算机（包括连接到LAN服务器）

几十年来，只有政府机构和财力雄厚的大公司才能享受到卫星通信技术的迅速、灵活和

方便，而今卫星通信和计算机等一系列新的技术发展，使一种新的VSAT系统实现构架成

为现实，这种新构架称作Direct to PC或称PCVSAT，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，使各种公司无论大小，甚至个人用户均可利用空间数据通信的

强大功能。

1）工作原理

在这种方式中，用户通过拨号方式访问数据库或网络，然后通过直径约数十公分的卫星

接收天线和专用接收设备，用高达数百K比特乃至数兆比特的高速率接收、下载数据库或

网上信息。这种方式充分发挥了现有电话线路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，从而成为近期发展的重点。

卫星直连到计算机业务典型的终端产品包括配有Modem的PC、卫星接收适配卡，小型卫星

天线（口径60-90cm）、系统软件。在企业应用中，给服务器装上一个卫星接收适配卡，

每个PC通过服务器发送文件。

其工作过程为：用户在浏览器软件上单击一个网址，网址请求信号（URL）由调制解调器

送到用户的ISP，然后在该请求离开用户的PC机前，系统软件将在该URL上附加一个IP代

码，指示ISP把用户的URL请求转交给卫星系统的网络操作中心（NOC），网络操作中心收

到此请求后，把该代码删除，然后将请求信号传送到相应的网站，网站把要求的信息送

回网络操作中心，网络操作中心

把信息传到卫星，再由卫星以高带宽的速率送到用户的卫星天线并由此进入其PC机或者

网络服务器（对企业用户而言）。这样可以最高达400kb/s的速度来浏览网页及下载文

件，比标准ISDN快3倍。

2）业务的提供和使用情况

国际上，单向卫星Internet接入在中小企业和家庭应用比较成功，美国的Direct PC公司

、日本的Direct Internet、加拿大Telesat、澳大利亚Telstra、印度的NIC India等都

在本国及周边国家采用DirecPC系统提供这种业务。德国也推出了类似的称作skyDSL的服

务。

值得注意的是，去年全球最大的PC厂商Compaq成为DirecPC的合作伙伴。随后Compaq发布

了一项向用户提供通过卫星访问Internet的新计划，于1999年4月中旬开始向定制PC用户

提供通过DirecPC卫星系统上网的服务，使用者可以在商店的导览电脑中、或是Compaq的

网站上为自行组装的个人电脑订购DirecPC卫星信息服务。

1999年年中，休斯网络公司和美国在线（AOL）一项战略协议又引起业界的注目，AOL向

休斯网络公司投资15亿美元，用于开发Internet和卫星直播电和舶囱新产品和服务。通

过此项合作，休斯网络公司将向其700万DirecTV用户提供AOL的交互式电视服务，AOL将

向其1600万用户提供休斯公司的DirecTV和DirecPC服务。由休斯网络公司设计并制造用

于DirecTV和AOL TV的机顶盒。

随着这些著名公司的大力推动，卫星连网服务逐渐开始成为一种上网的新选择。

我国目前计划采用休斯的DirecPC系统为用户提供高速Internet接入及数字包裹投递、多

媒体信息广播的宽带卫星通信信息网的公司有三家，他们是：

①广州省邮电管理局，和休斯网络、东方卫星公司合作，提供直接到计算机的400kb/s

卫星Internet内容下载服务以及高达3Mb/s数字包裹投递和多媒体广播。计划将于近日

投入运营，向全国的商业及个人用户提供服务。

②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，

目前已调试完毕。第一期工程主要针对企业用户，用户终端是休斯的PES端站加DirecPC

终端，即通过PES卫星电路回拨，DirecPC高速下载。进一步发展面向个人用户。

③由中国电信数据通信局参与股份的中国双威通讯网络、China Cast Technology于去年

8月份刚与休斯签订了300万美元的合同，双威网络购入DirecPC设备，利用他们的卫星技

术，于明年初在中国推出一项名为Turbo 163的卫星上网计划，目标客户是中国已上网的

1/4客户。该公司预计在收费方面不会比目前的163网高出一倍以上，但在速度上却可以

提高20倍——即上网最大速率

由目前的38.8K提升到400K。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。

3）提供卫星Internet接入的代表产品

目前提供这种服务的产品和应用很多。休斯网络系统公司于1994年率先推出革命性VSAT

产品——能与个人计算机互联的DirecPC接收系统，使PC机用户利用电视直播卫星的小口

径接收天线，可以400kb/s的速度下载Internet上的大容量信息，为Internet拥挤不堪

的地面线路开辟了一条高速的空间下载通道。随后，世界上许多大的卫星公司，如，Gi

Lat、Science Atlantic、Comsat、GE Spacenet 等纷纷推出了用于 Internet 和增值业

务的VSAT系统（如，Skysurfer、 PowerVu、CyberStream和Turbosat 系统 ），几乎所

有的卫星公司都在这一市场角逐，我国的北京赛得康公司和深圳经天科技公司都分别开

发出了类似的产品（SatcomLAN、PCVSAT），并已投入使用。

二、卫星Internet技术热点

　1、提高卫星链路TCP/IP性能——卫星协议网关

在Internet上传输数据所采用的TCP/IP协议是一种非常灵活的协议，可应用在包括卫星

系统在内的任何一种媒体上。然而卫星通信，特别是同步轨道卫星通信系统，存在时延

长、误码率高和带宽不对称等问题，严重影响了TCP/IP的性能。

虽然通过卫星可直接接入Internet网，但其性能也只能使用户勉强接受。需要采取优化

措施来改善卫星TCP/IP性能。优化措施包括：调整传输控制协议在卫星链路应用中的参

数：减轻卫星链路上TCP的负荷：使用协议转换网关。

虽然使用压缩技术和高速缓存器可以减少需要传输的数据量。但所剩下的数据仍受上述

因素的限制，调整TCP参数并不能从根本上消除卫星链路对TCP性能恶化的影响，提高卫

星网上TCP/IP性能最有效的办法是设立协议网关。

协议网关的工作原理是用最适合于卫星环境的一种协议来取代卫星连接段上的TCP。网关

可以是一个独立的设备，也可以将网关的功能装在卫星调制解调器、VSAT、路由器、超

高速缓存器或其他连接硬件中。

协议网关从容户机上检测到TCP连接，并将数据转换成适合卫星传输的专用协议，然后在

卫星链路的另一边再将数据还原为TCP，用于与服务器通信。协议网关将端到端的TCP连

接分割成下列三个独立部分：客户机与网关间的远端TCP连接、两个网关之间的卫星协议

连接以及服务器一侧的网关与服务器之间的TCP连接。

这种结构的主要优点是通过分割端到端的连接，可在卫星链路段上采用最适合于卫星条

件的协议，而在地面段继续使用TCP。这样在对最终用户保持完全透明的同时提供更好的

性能。客户机或服务器不需作任何改动，所有的应用毋需修改而继续有效。 TCP避免阻

塞的机制在地面连接中依然有效，以保护Internet的稳定性。用户享受到了两种技术相

结合而带来的所有好处，即：现有的基于传输控制协议的应用程序一点也没有改变，而

同时在空间链路中使用适合于卫星的协议。

因此目前新推出的卫星通信产品几乎都内置或外接独立的卫星协议/TCP协议转换网关，

以支持Internet业务。

2、卫星外交互通信技术

我们知道，通信系统分为单向通信和双向通信两种基本模式。其中双向通信一般具有自

己的收发信道。如果一种通信系统的收发信道彼此分离，并且可以实现一个发信道对应

于一个或多个收信道这两种特征，我们可以称之为外交互通信。

随着互联网技术的发展，在现有的网络通信中，不平衡传输现象非常严重。以3W浏览为

例，一般上下行信道的数据量差异为1∶5至1∶10，视主页中的文字和图片占有量不同而

定。在FTP文件下载中，这个比例可达1∶20至1∶1O0，但这种不平衡现象还只是初步的

。如果应用网络多媒

体，那么这种比例将达到1∶1000至1∶100000，任何现有的网络，无论是平衡传输还是

非平衡传输，都无法适应这种传输比例大范围内变化的传输条件，都会造成传输信道的

浪费或成本的大幅度提高。怎样寻找一种更好的适应这种传输比例大范围内变化的非平

衡传输方法，这是在网络多媒体时代必须认真思考的一个问题，也是今后通信系统的一

个发展方向。

而外交互技术组网灵活，系统用户容量大，很容易适应于传输比例大范围内变化的非平

衡传输。外交互技术的下行情道是可变化的，包括速率上的变化和信道数量上的变化。

其中速率上的变化是有限的，非主要的，而信道数量上的变化（原则上讲）是无限的，

主要的。这种下行信道的变化可较好地适应传输比例大范围内变化的应用情况，具有组

网灵活的特点，在用户量大增的情况下，可适当增开上行情道，大量增加下行信道，达

到大量容纳用户的目的。这些特点都是目前的网络传输技术或非平衡传输方法所无法解

决的问题，或很难解决的问题。

采用外交互通信技术，利用任何地面回传线 路将各卫星高速广播系统改造为双向网络通

信系统是目前一个很现实的应用，并且投资很低。因而也是目前卫星通信领域中的一个

热点。

对于无线通信技术而言，外交互通信技术实现了一种低成本的非平衡传输方法。由于卫

星双向通信站成本很高，不是一般单位能安装得起的。但采用外交互技术后，下行信道

采用卫星高速单向广播，上行信道采用低速地面回传线路，即可实现双向高速通信，又

实现了低成本的要求。成本可以降得很低。如一套卫星接收站价格（包括天线、高频头

）可在5000-6000元人民币，天线尺寸可以降到45厘米，具备了数字入户的条件。地面无

论何种数字通信技术，都很难覆盖广大城市边缘地区、农村地区及山区。而这种卫星通

信系统，尤其对于像我国这种地域辽阔的发展中国家，是非常合适的，也是很实用的。

虽然目前采用外交互技术来实现卫星通信已有一些用户，但存在的问题也不少。归纳起

来主要表现为：

1）系统兼容性问题。采用外交互技术后，系统与地面互联网不能实现100%兼容，有大

量网络软件不能在外交互系统上运行，或原互联网的安全性丧失。

2）系统用户容量低。开设一个外交互的下行情道只能增容100～200个用户，发挥不出外

交互系统用户容量大的特点。

3）速率较低。尤其在卫星通信系统中，下行信道速率不高，不能发挥高速下行信道的优

势。

国内最早研究外交互技术的公司，例如北京赛得康通信技术有限公司，已经完成了第三

代外交互技术的产品化工作。从系统开放性、兼容性等方面，都已经达到了很高的水平

，并在很多系统中得到了应用。其开发的外交互卫星数据通信系统和外交互式有线电视

数据通信系统，结合多媒体点播技术和多媒体课件制作系统，在互联网上开拓了一块应

用前景，将会在互联网网上教育和娱乐及浏览等方面发挥巨大的作用。

三、宽带卫星通信技术的未来

　目前的卫星通信通常属于C波段和Ku波段系统，现代宽带卫星系统，除INTELSAT及Cyber

star拟考虑Ku/Ka渐进过渡、Skybridge系统使用Ku频段外，大多利用Ka频段（20/30G

Hz），甚至EHF或Q/F（40/50/60GHz）的更高频段。这些系统主要用于多信道广播、

Internet和Intranet的远程传送和作为地面多媒体通信系统的接入手段，它们可以发展

成为全球信息高速公路的重要组成部分，成为实现全球无缝个人通信、Internet空中高

速通道必不可少的手段。

业内专家预言，不仅C波段和Ku波段VSAT继续繁荣兴旺，而且还将诞生新一代VSAT系统，

就像双向通信能力推动VSAT渗透到全球电信市场一样，预计Teledesic、Spaceway和Sky

bridge等Ka波段系统也将推动VSAT进入更多的数据业务领域，而且最终进入家庭。

二、 Internet的发展正进入成熟期，但需要克服由于增长太快而带来的麻烦。Internet的三大困境主要来自于骨干网、接入网、服务器3大瓶颈。解决这三大瓶颈有多种方案，本文就现有成熟的技术——卫星通信与Internet结合、CATV与Internet结合这一组方案加以探讨。

一 Internet与卫星通信网的结合

1. Internet的困境

Internet是一个计算机网络的网络(Network of Networks)，即网际网。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。这种网际网势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得多，IDC的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、多播技术等一系列措施，但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，网上内容的爆炸性增长，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、传递速度慢等诸多问题。

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网所需求的。

由表1可见，卫星通信是Internet网的重要补充，两者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网。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

a. 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，见图1。

数据中心的功能有：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。

卫星网的功能有：双向通信，即为远程用户提供Internet接入服务；单向广播，数据广播、多播和投送；交互，一般通过地面网实现交互。

b. 卫星Internet的应用

由图1可见，Internet上的信息通过数据中心进行一系列处理后，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的运营商来完成。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。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”。DVB标准的制定，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In-ternet具有VSAT、ISP、音频、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，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，克服了Internet的瓶颈。

4. VSAT系统与Internet接入的几种方式

VSAT是卫星通信中的主流技术，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。

a. 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网的发源地，据统计，目前大约80%的Internet信息内容存于美国本土的计算机上，一般从美国发出的分组数据业务约为接收的4～8倍。因此，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，显然卫星VSAT符合这一不对称需求，可为大型ISP提供远程Internet连接。

b. VSAT将Internet延伸到边远地区

要将Internet用光纤延伸到边远地区或山区，在短时间内几乎是不可能的，而VSAT可以做到这一点。一颗同步卫星可覆盖全球1/3的范围，为通信能力不足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的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。

c. 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PC-VSAT，卫星通过点到多点连接方式将ISP服务器直接连到用户计算机，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kb/s乃至数Mb/s的高速率接收、下载数据库或网上的信息。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晾台上)，系统软件等。

5. 卫星-Internet的独特优势

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，给用户提供16kb/s～2.048Mb/s的传输速率；另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，在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，而在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，这大大缓解了Internet网的拥塞现象，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，多播技术和推技术，这是有别于其他地面网的。多播技术可以减少网络流量，降低网络堵塞的可能性。推技术，一是根据用户的要求提供信息，并发给用户；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。

卫星的建设相对于光缆要快和经济得多。采用卫星链路接入Internet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，并且能很快地扩充业务；对于点到点的业务，卫星也比光纤经济有效。

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，通过卫星连接到骨干网的局域网越来越多。通过卫星Internet，可以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。

当Internet逐渐演变成广播媒体时，卫星Internet将大有用武之地，因为卫星本身就是一种有效的广播媒体，它具有从单个轨道位“广播”到全球1/3的独特功能。在Internet上进行信息传输，平均要经过15跳，丢包率有时要高达20%，其根本原因是Internet由许多独立的子网构成，信息在传递过程中需要多跳，每个节点是存储转发而不是直通。而卫星与Internet的结合，是“天—地”结合，通过卫星系统将内容投送到Internet的边缘，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，或将远程用户直接接入骨干网，从而解决骨干网阻塞和内容分发的问题。

二 卫星-CATV-Internet的结合

1. 卫星-CATV-Internet的新颖联姻

目前，与Internet的连接方法主要是电话线连接和专线连接。电话线连接方式受限于线路速度，最高不超过56kb/s。且上网的费用对于老百姓来说还较高。专线的连接方式是指利用光缆、电缆、或卫星及微波等无线信道，或租用DDN专线将个人用户或单位的局域网接入Internet，专线连接的优点是可以建立一个站点，传输速度快，但联网费用昂贵，只适合于业务量大的单位和机构团体用户，不适合广大个体用户。

为了寻求一种上网快、费用低、投资少、见效快的途径，我们发现了卫星与有线电视网相结合的新的连接Internet的方式。

有线电视网的HFC网络是采用光纤和同轴电缆混合铺设的，具有成本低、信号质量好、频带宽的特点，给家庭用户高速、快捷上网开辟了一条新途径。

通过有线电视网接入Internet，有线台要首先接入Internet，即有线台建立一个从Internet到有线网络的网关。有线台采用何种方法接入，将影响到整个网络用户的上网质量。显然，有线台采用普通电话线接入是不行的，只能选择专线接入，DDN专线是接到本地电信部门的Internet网关，由本地到信息来源地(www站点)之间，要经过很多路由，而且会受到国内Internet主干线路的速率限制，因此，用户去外地或国外站点时，速度依然较慢。再者，国内的许多中、小城市尚未开通Internet接入服务，无法申请到DDN专线。而利用卫星专线就可以解决这一难题。

这种新的接入Internet的方法充分利用现有的CATV网的现状和卫星不对称单向广播的特点。具体来说就是：CATV仍然采用当前的单向传输，而卫星也采用单向广播传输，用户的回传信息则通过地面的Internet传送到信息源。采用这种方式，有线台就不必建立卫星上行站，而有线电视网也不必进行双向改造，这就大大降低了资金的投入，也大大地缩短了建网的时间。

2. 卫星与CATV相结合的系统

由于Internet用户使用最多的操作是浏览www站点，具有下行数据量远远大于上行数据量的特点，这种卫星信道和有线网络都是单向传送下行数据，而利用拨号回传上行数据的结构正符合这一特点。其系统框图如图2所示。