天网、地网推动因特网

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《中国有线电视｝２００２（１４）　ＣＨＩＮＡ　ＣＡＢＬＥ　ＴＥＬＥＶＩＳＩＯＮ　圆　国圆魍勖圆国圆　口何淑贞，王日远（信息产业部电信科学技术第四研究所，陕西西安７１（１０６１）　摘要：因特网快速发展走向成熟，它将是全球最大的多媒体网络和信息库，但因特网也遇到了前进中　的困难，这就是来自骨干网、接入网、服务器３种“瓶颈”的制约。除加紧因特网自身改造外，提出利用卫　星、ＣＡＴＶ网共助因特网发展，让天网、地网成为因特网的左膀右臂。　关键词：卫星传输；因特网；卫星因特网；卫星一ＣＡＴＶ一因特网　中图分类号：ＴＮ９４３．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—７０２２（２ｏ０２）ｌ４—０００６一ｏ４　据估计，到２００４年全世界将会有１４亿因特网用　户，其中使用移动终端联网的将有３亿。届时，移动信　户遗漏重要信息的可能性也就越大。因此，专家们正　在为因特网增加信息过滤功能，利用信息的内在逻辑　性，对其进行分类过滤，目标是使不同的用户能够“订　制”适合自己的信息，将用户真正需要的信息与服务及　时输往相关地址。这样用户不论身在何处，不论使用　息网络传输的既有文字和音频信息，也有包括图像和　视频在内的多媒体信息。正在开发和完善之中的第三　代移动通信系统等新型无线传输技术和高性能的无线　信息终端是实现移动化的因特网的基本前提。　电脑还是移动电话，都能及时获取需要的信息。　因特网的发展正进入成熟期，需要进一步完善，以　克服由于增长太快而带来的麻烦。因特网的３大困境　主要来自骨干网、接入网、服务器的制约，解决的方案　有多种，本文就现有成熟的技术——卫星通信与因特　网结合、ＣＡＴＶ与因特网结合这一组方案加以探讨。　１因特网与卫星通信网的优势互补　目前，科学家们正把提高数据的无线传输速率作　为主攻方向，要将目前全球移动通信标准９　６００　Ｂ／ｓ的　传输速率提高到２　Ｍｂ／ｓ。将来，用户无论在世界什么　地方，都将能通过手中的移动终端享受因特网提供的　全面服务，包括阅读信息、订票、网上购物、观赏影视节　目甚至召开视频会议。一种车载网络终端就是这种高　速无线网络终端的雏形，有了它，人们即使在行车途中　卫星通信具有空间跨越、远程通信和广播等地面　网所没有的独特功能，卫星通信与因特网结合是由因　也可以轻松上网、收发电子邮件，甚至与远在外地或其　他车内的同事举行视频会议。新一代光纤通信技术正　在开发研制中，科学家们不仅要将光缆的传输速率由　目前的１０　Ｍｂ／ｓ提高到４０　Ｍｂ／ｓ，还要开发出与之匹配　的超高速集成电路和新的安装连接技术。　为克服上网的“瓶颈”效应，加强网络基础设施建　特网的应用功能、应用环境变化以及卫星通信的特点　决定的，更重要的是两者有内在的联系。　１．１因特网的困境　在不到ｌ０年的时间里，因特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，更诱人　设，开发供电网传输数据技术和数字用户线（ＤＳＬ）技　术以及大力发展无线信息传输技术等，在“加宽”信息　高速公路干线的同时，用分流和立体交通等方式使信　息流量畅通，例如，发展卫星一因特网、卫星一ＣＡＴＶ一　因特网就是解决“瓶颈”效应的有力措施。　的是，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，特别是数字音、视频技术使得在网上看电视、听广　播成为现实。　但无论因特网的规模、应用种类、信息内容发生多　么大的变化，它都是一个计算机网络的网络，即它是由　因特网功能强大的另一标志是能够提供多样性和　个性化的服务。目前网上信息量迅速膨胀，用户为了　挑选有用的信息必须花费大量的时间，信息量越大。用　６　许多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具有不平衡　维普资讯 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《中国有线电视｝２００２年箍ｌ４期　性：发达地区网络设施较为健全而边远地区网络设施稀　少，信息内容主要集中在少数发达地区，虽然采取加大　带宽、提高交换速度等措施，但终究不能改变传递信息　过程中的多跳、存储转发和点到点传输的工作模式，加　之，因特网的大规模商用化，网上内容爆炸性增长，造成　骨干网阻塞、远程接人困难、传递速度慢等问题。　１．２卫星通信网与因特网的优势互补　何淑贞等：天圆　圈丝　旦壁　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　信道获取信息，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因特　网运营商来完成。根据用户和业务的需要，卫星因特　网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。此时的卫星因特网可以作为一个开　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。　因特网的结构决定它的不对称性，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，而这正是目前因特网所需要的，如表１所示。　表１　卫星通信网与因特网的优势互补　因特网的困境　因特网的需求　卫星通信的优势　卫星因特网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一２。ＭＰＥＧ一２是视音频压缩、编码、复用　的标准，ＤＶＢ通过扩充ＭＰＥＧ一２的复用部分等功能，　成为集视频、音频和数据于一体的多媒体系统。对于　骨干网阻塞　接入速度慢　骨干网分流　利用卫星转发器分流　远程宽带接入　可远程连接，直接到用户　广播媒体，一次投送　ＩＰ应用，通过数据封装／复用，将原始ＩＰ数据转换成　ＤＶＢ／ＭＰＥＧ一２传输流，从而使ＤＶＢ成为支持因特网　应用的重要载体，其中的封装器更成了ＩＰ世界和ＤＶＢ　世界的“红娘”，使它们联通。　基于ＤＶＢ／ＭＰＥＧ一２的卫星因特网，通过５４　ＭＨｚ　内容分发效率低　内容多播广播　实时性差　实时传输流媒体　实时传输　由表１可见，卫星通信正好弥补了因特网的不足，　两者的结合是技术发展的必然趋势。我们称这种结合　为卫星因特网，它是因特网的一个组成部分并能够独　转发器可获得．一４５－Ｍｂ／ｓ左右的数据传输速率，加之其　广播和复用功能，并借助卫星的功能，成为一种全新的　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，以因特网应用为服务对象。　１．３卫星因特网简介　１．３．１卫星因特网的组成　网络系统和信息服务系统。卫星因特网具有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３大行业，可进行交互式应用，并躲过因特网　的“瓶颈”。卫星因特网模糊了电信、广播和互联网的　界限，促进了三网融合。目前卫星因特网的市场需求　已初见端倪，商业模式也已成熟，企业服务也已开始启　卫星因特网的典型结构是由一个专用的数据中心　和一个星状的ＶＳＡＴ卫旱网构成，如图１所示。　ＩＪ犀　动，这一切需要国家对信息产业管理体制做出相应调　整，以促进卫星因特网的发展。　１．４　ＶＳＡＴ系统与因特网接人的几种方式　卫星因特网结构之一是ＶＳＡＴ系统，ＶＳＡＴ是卫星　通信中的主流技术，它的应用相当成功，提高速率非常　有效，并不断吸取最新信息技术ＩＰ　Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ，数字广播　技术，ＰＵＳＨ技术等，把卫星高速宽带广播的特点扩展　图１　卫星因特网系统结构示意图　到因特网的应用中，为众多新应用提供有效的解决方　案，因而成为因特网的一部分。　ＶＳＡＴ系统与因特网接人应用有以下方式：　（１）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。　（２）卫星网的功能：双向通信，即为远程用户提供　因特网接人服务；单向广播，即数据广播、多播和投送；　交互，一般通过地面网实现交互。　１．４．１为大型ＩＳＰ提供远程因特网连接　卫星的不对称线路方案深受ＩＳＰ欢迎。卫星因特　网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。美国是因特网的发源地，据统计，目前　１．３．２卫星因特网的应用　由图１可见，因特网上的信息通过数据中心进行　大约８０％的因特网信息存于美国本土计算机，因此，　世界各地的ＩＳＰ需要来自美国的更多的带宽，而去美　７　维普资讯 http://www.cqvip.com 何淑贞等：天网、地网推动　圃　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人北美因特　网，通过卫星系统直接建立与美国因特网的高速连接。　１．４．２将因特网延伸到边远地区，并提供ＩＳＰ之间连接　要将因特网用光纤延伸到边远地区和山区，在短　时间内是不可能的，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，为通信能力不足的地区提　供点到点的连接，在大ＩＳＰ与其下属的小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　网络中心对全国５Ｏ多个人口点的连接、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。　１．４．３　ＶＳＡＴ直接连到计算机　由于卫星通信和计算机等新技术的发展，形成以　ＶＳＡＴ系统为基础的新构架，称为Ｄｉｒｅｃｔ　ｔｏ　ＰＣ或ＰＣ—　ＶＳＡＴ，卫星以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接收、下　载数据库或网上信息。这种方式充分发挥现有电话线　的接人功能和卫星通信的广播功能，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　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—９０　ｅｒａ，可以装在个人用户的晾台上）、系统软件等。　１．５卫星因特网的独特优势　１．５．１从卫星因特网的解决方案看其特点　现有两种加速因特网传输的卫星解决方案，一种　是利用宽带卫星的双向传输，可为用户提供１６　ｋｂ／ｓ　２．０４８　Ｍｂ／ｓ的传输速率；一种是利用卫星的高速下载　和地面反馈的外交互方式，它是基于当前因特网信息　流量非对称性而提出的。当前常用的因特网业务，接　收的数据远远大于发送的数据量，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　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因特网的拥塞现象，并降低了　整个系统的成本。　８　《中国有线电视）２００２年第１４期　卫星因特网的宽带应用有两个关键技术，一是组　播技术，二是推技术，这是有别于其他地面网的。组播　技术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，一是根据用户要求提供信息，二　是自动搜集用户最感兴趣的信息发送给用户。　１．５．２卫星因特网的传输不受陆地电路影响　卫星因特网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因特网下载文件，因而为　因特网的发展开辟了空中通道。　１．５．３卫星因特网的不对称线路方案为ＩＳＰ解决了　难题　因特网的上、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，而卫星因特网不对　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寻求访问美国的Ｗｂｅ内容　的最佳途径。　１．５．４卫星因特网比光纤网经济高效　卫星因特网的建设要比光缆快且经济得多，并且　卫星人轨后，一颗卫星能覆盖全球１／３的范围。采用　卫星链路接人因特网的公司和用户较采用光纤专线经　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，并且能很快扩充业务；对于点到　点的业务，卫星也比光纤经济有效。　１．５．５卫星因特网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，　短距离的因特网需求增多，通过卫星连到骨干网的局　域网越来越多，通过卫星因特网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。　１．５．６卫星因特网可作为多信道广播业务的平台　中国广电行业将从全模拟播出方式演变成数字化　广播，最终将提供完全交互式多媒体服务，未来的广播　电视也将从频道上逐渐转移到因特网上，那时，卫星因　特网将大有用武之地，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覆盖全球１／３的　独特功能。在因特网上进行信息传输，平均要经过１５　跳，丢包率有时高达２０％，其根本原因是因特网由许　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。而卫星与因特网结合，　通过卫星系统将内容投送到因特网的边缘，内容提供　商可以发送任何更新的音频或视频节目到用户，或将　维普资讯 http://www.cqvip.com 《中国有线电视》２ｏ０２生箜　塑　远程用户直接接入骨干网，从而解决骨干网阻塞与内　容分发问题。　２卫星、有线电视、因特网的结合　何淑贞等：天网、地网推动因特网　（１）有线电视台需配置的设备及技术要求　①有线电视台需要卫星接收天线和卫星数据接收　机，根据所用的卫星信道选择ｃ波段或ｌ（１ｌ波段的天线。　②有线电视台还需配置数据广播设备，其目的是　把接收到的数据再转发出去，数据广播通常采用ＱＰＳＫ　或ＱＡＭ调制，在ＰＡＬ制８　ＭＨｚ带宽内达到ｌ０—３７　Ｍｂｐｓ的速率。　２．１卫星与有线电视网相结合接入因特网　这种新的接人因特网的方法充分利用现有ＣＡＴＶ　网和卫星不对称单向广播的特点，具体来说就是：有线　电视网络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因特网传　送到信息源。采用这种方式，有线台不必建立卫星上　（２）因特网接人供应商需配置的设备及技术要求　①因特网接人供应商需安装卫星主站、相应的数据　行站，有线电视网也不必进行双向概造，这就大大降低　了资金投入，也缩短了建网时间。　２．２卫星与有线电擞网相结合的系统框图　因特网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　调制器，其接口是计算机网络接口。因从国外来的数据　在这里也要分流，既同主干相连，又分别接卫星主站和一　台代理服务器，需要加网关设备。其配置如图３所示。　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。　图３　因特网接入供应商设备配置框图　②本地ＩＳＰ的作用是让用户接人因特网。在这种　特殊系统下，用户需要两次登录，首先用户要与远端的　代理服务器连通，通过用户认证之后，才能使用卫星高　速下行的服务。如果没有本地ＩＳＰ，用户就需要拨打长　途电话到因特网接人供应商，取得认证，因为有本地　ＩＳＰ，用户就可以利用普通拨号上网登录取得认证，第　二次登录就是在本地ＩＳＰ与代理服务器连接后采用　Ｗｅｂ页面的方式登录。　入供应商　（３）用户端需配置的设备　图２卫星与有线电视网络相结合接入因特网方框图　用户端需配置计算机和数据广播接收卡，负责解　从图２可见，框图由因特网的高速接人供应商，本　地ＩＳＰ，有线电视台（ＣＡＴＶ网络）和用户终端组成。图　中的国际出口就是一个因特网高速接人供应商，在这　里建立卫星上行的主站，下行数据经过发射天线送到　卫星转发器；在有线电视台设立卫星接收站，收到的数　调电缆上的信号。接收卡的界面为网络设备，对计算　机来说，支持ＴＣＰ／ＩＰ协议，用户接入后，可像普通上　网方式一样，使用各种上网软件如ＷＷＷ浏览，电子邮　件收发，ＦＴＰ等。上行数据通过Ｍｏｄｅｍ发送出去，下行　数据来自接收卡。　．　３结束语　据经过电缆数据调制器、上变频器，变成有线电视网络　需要的射频ＲＦ，用户在家中使用带有数据广播接收卡　的计算机，将电缆中的信号解调并接收，同时用户的计　算机配普通电话Ｍｏｄｅｍ，拨号到本地ＩＳＰ，把用户的请　求信息传送到对方；本地ＩＳＰ在此起到路由的作用，沟　通用户和远端的国际出口局。这样从地面因特网上行　到卫星与有线下行，构成了一条完整的双向数据通路，　卫星通信与因特网的结合解决了因特网阻塞的燃　眉之急，而卫星、有线电视、因特网的结合使因特网从　只传数据发展到多媒体信息的即时、动态广播，未来的　因特网是电话、电视、数据的真正融合，这种融合预示　着一种新媒体的诞生，这种新媒体既有因特网的Ｗｅｂ　的交互能力，又有电视的动感和高质量的音像效果，可　以实现任何时间、任何地点与任何人进行多媒体通信。　［收稿日期；２００２一ｏ２－ｏ４］　９　从卫星到有线整个信道具有宽带特点，且价格低廉。　２．３有线电视台、因特网接人供应商和用户端需配置　的设备及技术要求