衛(wèi)星通信技術(shù)在新聞報(bào)道領(lǐng)域的綜合應(yīng)用研究和發(fā)展趨勢(shì)

新華社技術(shù)局 鄭 宜

一、衛(wèi)星通信的發(fā)展

衛(wèi)星通信的原理是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電波的通信，其最早的設(shè)想是1945年10月由英國(guó)空軍雷達(dá)軍官Arthur C.Clarke在英國(guó)的無(wú)線電雜志W(wǎng)ireless World上發(fā)表的一篇名為《地球外的中繼站》文章中提出的。在1965年，國(guó)際衛(wèi)星通信組織把第一代“國(guó)際通信衛(wèi)星”（INTELSAT-1，原名“晨鳥(niǎo)”）射入靜止同步軌道，正式承擔(dān)國(guó)際通信業(yè)務(wù)。

在1984年，我國(guó)又成功發(fā)射了第一顆靜止軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星“東方紅二號(hào)”；在1986年，我國(guó)再次成功發(fā)射了“東方紅二號(hào)”實(shí)用通信衛(wèi)星，達(dá)到兩個(gè)頻道電視轉(zhuǎn)播和1000路電話傳輸能力。時(shí)至今日，我國(guó)共成功發(fā)射了5顆通信衛(wèi)星，共14個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。與此同時(shí)，國(guó)外衛(wèi)星通信事業(yè)發(fā)展迅速，最先進(jìn)的通信衛(wèi)星的容量在80年代中期已達(dá)到24個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，工作壽命長(zhǎng)達(dá)8年以上，截止到1988年全世界已發(fā)射近900顆通信衛(wèi)星，其中200多顆是民用地球靜止軌道衛(wèi)星……，在這樣的歷史背景下，1991年5月“亞洲1號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射成功，1995年11月“亞洲2號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射成功。隨后又發(fā)射了中星22號(hào)、鑫諾二號(hào)、嫦娥一號(hào)、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星等?！蚌沃Z二號(hào)”衛(wèi)星的主要服務(wù)對(duì)象是我國(guó)大陸、港澳臺(tái)地區(qū)的通信廣播用戶。該衛(wèi)星使用我國(guó)研制的新一代大型靜止軌道衛(wèi)星公用平臺(tái)，裝載22路Ku頻段大功率轉(zhuǎn)發(fā)器，設(shè)計(jì)壽命15年，整星指標(biāo)和能力達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

二、衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)種類及其基本結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)有三種：

（1）衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)。進(jìn)行通信的衛(wèi)星地面站是固定的，其特點(diǎn)是地面站的體積龐大、通信容量大，以地面公共網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息交換互聯(lián)，支持多種業(yè)務(wù)應(yīng)用。

（2）衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。移動(dòng)衛(wèi)星載體之間或是移動(dòng)載體和固定用戶之間的衛(wèi)星通信，這里的移動(dòng)衛(wèi)星載體包括輪船、飛機(jī)、車(chē)輛及個(gè)人等。

（3）衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)。主要包括電視廣播、音頻廣播、遠(yuǎn)程教育和多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用，其特點(diǎn)是衛(wèi)星上的發(fā)射功率大、信號(hào)頻帶寬等。

本文著重討論的衛(wèi)星通信系統(tǒng)是靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，它由空間分系統(tǒng)、地面衛(wèi)星通信系統(tǒng)、測(cè)控分系統(tǒng)等三部分組成的。

地面衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)射設(shè)備由上變頻器和功放組成，將來(lái)源于基帶經(jīng)過(guò)信源和信道編碼后的基帶信號(hào)通過(guò)調(diào)制器，調(diào)整成為70MHz、140MHz或更高的中頻信號(hào)，并將射頻功率放大到指定的電平，經(jīng)衛(wèi)星天線發(fā)向衛(wèi)星。發(fā)射設(shè)備可以單載波工作也可以多載波工作。

空間分系統(tǒng)上的人造衛(wèi)星設(shè)有若干個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，其目的主要是為了便于放大和發(fā)射及減少變調(diào)干擾，目前的衛(wèi)星通信多采用頻分多址技術(shù)，不同的地球站占用不同的頻率，即采用不同的載波。它對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)大容量的通信比較適合。近年來(lái)，已逐漸采用時(shí)分多址技術(shù)，即每一地球站占用同一頻帶，但占用不同的時(shí)隙，它比頻分多址有一系列優(yōu)點(diǎn)，如不會(huì)產(chǎn)生互調(diào)干擾，不需用上下變頻把各地球站信號(hào)分開(kāi)，適合數(shù)字通信，可根據(jù)業(yè)務(wù)量的變化按需分配，可采用數(shù)字話音插空等新技術(shù)，使容量增加5倍。另一種多址技術(shù)是碼分多址（CDMA），即不同地球站占用同一頻率和同一時(shí)間，但有不同的隨機(jī)碼來(lái)區(qū)分不同的地址。它采用了擴(kuò)展頻譜通信技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，有較好的保密通信能力，可靈活調(diào)度話路等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是頻譜利用率較低。它比較適合于容量小、分布廣，有一定保密要求的系統(tǒng)使用。

接收設(shè)備由低噪聲放大器、下變頻器、解調(diào)器等組成。其作用是將天線接收到的來(lái)自衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的有用信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、變頻處理后再經(jīng)過(guò)信道解碼、信源解碼最終送至用戶端。

三、衛(wèi)星通信技術(shù)在新聞報(bào)道中的實(shí)際應(yīng)用研究

衛(wèi)星通信應(yīng)用領(lǐng)域愈來(lái)愈廣泛，尤其在新聞報(bào)道和廣播電視傳輸方面發(fā)揮了極其重要的作用。下面就以新華通訊社實(shí)際業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，討論研究衛(wèi)星通信技術(shù)在新聞報(bào)道領(lǐng)域的拓展前景和發(fā)展方向。

1. 衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)的應(yīng)用

新華社作為國(guó)家通訊社每天都要向國(guó)內(nèi)、外新聞?dòng)脩籼峁┪淖?、圖片、圖表等信息服務(wù)，因此，目前新華社通過(guò)一套C波段全球網(wǎng)衛(wèi)星廣播網(wǎng)來(lái)完成這些服務(wù)。該衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)主要由兩個(gè)子網(wǎng)組成，即亞太地區(qū)高速數(shù)據(jù)廣播網(wǎng)和全球低速數(shù)據(jù)廣播網(wǎng)。亞太地區(qū)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)使用的是中星10號(hào)衛(wèi)星，向覆蓋中國(guó)大陸和亞太地區(qū)的各新聞?dòng)脩暨M(jìn)行新聞信息廣播；全球低速數(shù)據(jù)網(wǎng)服務(wù)對(duì)象主要是中東、非洲等地區(qū)的海外新聞?dòng)脩?，使用的是?guó)際衛(wèi)星組織的IS-904衛(wèi)星。

有待改善之處：

（1）由于該全球網(wǎng)廣播系統(tǒng)屬于單向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)供稿系統(tǒng)，采用的是增加傳輸次數(shù)、即增加信道傳輸冗余度的方法來(lái)提高用戶接收成功率，但是這種方法只是在小文件衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中比較有效。隨著單個(gè)傳輸對(duì)象數(shù)據(jù)量增大，信道資源變得愈發(fā)寶貴，為了解決資源占用和接收成功率之間的矛盾，未來(lái)的新聞衛(wèi)星廣播系統(tǒng)應(yīng)采用增加前向糾錯(cuò)機(jī)制和丟包回傳機(jī)制，可以通過(guò)雙向衛(wèi)星信道或是地面網(wǎng)絡(luò)回傳，這樣做即可以通過(guò)使用先進(jìn)的前向糾錯(cuò)算法提高一次性接收成功率；另一方面，又可以將由于信道瞬斷和誤碼等原因?qū)е碌膩G包信息回傳給播發(fā)系統(tǒng)，播發(fā)系統(tǒng)通過(guò)重發(fā)、補(bǔ)發(fā)等手段確保用戶有效接收。這種新聞播發(fā)回傳機(jī)制在很大程度上提高了接收成功率，同時(shí)將大大提高信道資源有效使用率。

（2）目前新華社的全球衛(wèi)星廣播網(wǎng)是由兩顆C波段衛(wèi)星組成的，C波段衛(wèi)星的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面積廣，缺點(diǎn)是信號(hào)強(qiáng)度弱，易受干擾，用戶端接收天線尺寸大，安裝環(huán)境要求高，不利于用戶的普及和發(fā)展。尤其在海外發(fā)展用戶受到很大的制約，未來(lái)的新聞衛(wèi)星廣播網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該朝著信號(hào)覆蓋多樣化發(fā)展，對(duì)于中東這樣的海外熱點(diǎn)地區(qū)應(yīng)增加Ku波段衛(wèi)星重點(diǎn)覆蓋。

2. 新聞衛(wèi)星直播車(chē)(DSNG)系統(tǒng)的應(yīng)用

新華社的新聞衛(wèi)星直播車(chē)主要擔(dān)負(fù)總社和新聞現(xiàn)場(chǎng)之間的通信和視頻傳輸任務(wù)，通過(guò)DSNG系統(tǒng)把新聞現(xiàn)場(chǎng)所采集到的視頻及音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化、壓縮、調(diào)制處理后發(fā)送到同步通信衛(wèi)星，再經(jīng)同步通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回總社新聞視頻大廳。對(duì)于突發(fā)性以及重要的新聞事件，新聞視頻大廳可以將轉(zhuǎn)發(fā)回來(lái)的視頻不加處理直接轉(zhuǎn)播。直播車(chē)內(nèi)主要配備通信設(shè)備以及供電系統(tǒng)，可以保障全天候野外工作。直播車(chē)投入使用以來(lái)成功完成了包括北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)等多次重大視頻報(bào)道任務(wù)，充分體現(xiàn)其優(yōu)越的機(jī)動(dòng)性和靈活性。

主要系統(tǒng)功能描述如下：

（1）衛(wèi)星通信系統(tǒng)：包括Ku波段的天線系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、功放系統(tǒng)，主要完成在不具備有線電路的情況下通過(guò)衛(wèi)星鏈路開(kāi)通臨時(shí)線路或與有線線路動(dòng)態(tài)互備，線路傳輸速率可達(dá)到30Mb/s（DVB+IP數(shù)據(jù)），支持多載波同時(shí)工作，可支持DVB MPEG-2高清節(jié)目的傳輸。

（2）DVB上行廣播系統(tǒng)：包括調(diào)制器、復(fù)用器、編碼器等設(shè)備，要求支持標(biāo)高清MPEG-2節(jié)目的傳輸同時(shí)支持高標(biāo)清H.264。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)視頻新聞的傳輸和上星直播功能。

（3）雙向IP數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：包括高速數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器、加速器等，可以實(shí)現(xiàn)廣大覆蓋區(qū)域內(nèi)的高速數(shù)據(jù)連接可達(dá)到15Mb/s的連接速率，通過(guò)TCP加速器可以實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的加速應(yīng)用，有效利用衛(wèi)星帶寬。

有待改善之處：

⊙ 設(shè)備體積和重量都相當(dāng)龐大，只適合車(chē)載安裝。未來(lái)還應(yīng)該將設(shè)備向小型化，便攜化發(fā)展。

⊙ 對(duì)于不通公路的新聞報(bào)道現(xiàn)場(chǎng)，新聞衛(wèi)星直播車(chē)前往有一定的阻礙。另一方面，直播車(chē)載系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離調(diào)配上也存在一定的局限性。

⊙ 由于采用的是Ku波段天線，所以在新聞報(bào)道現(xiàn)場(chǎng)需要充分考慮雨衰的可能因素。

⊙ 相對(duì)于下面介紹的小型箱式VSAT上行雙向系統(tǒng)，DSNG系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)較貴不利于短時(shí)期的大量普及。

3. 小型箱式VSAT上行雙向系統(tǒng)的應(yīng)用

為了更加適應(yīng)多媒體傳播時(shí)代的發(fā)展要求，新華社近幾年來(lái)大力發(fā)展視頻報(bào)道、新媒體報(bào)道。為此配備了很多基于IP的旅行箱式VSAT終端（IPT Suitcase）設(shè)備，為的就是能夠在新聞現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間向總社傳回新聞畫(huà)面。IPT Suitcase是一套傳輸速率定位在64k～4M帶寬的VSAT上行雙向系統(tǒng)。旅行箱式IPT系統(tǒng)設(shè)計(jì)的非常緊湊，全部衛(wèi)星設(shè)備包括天線、高功放、衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器和路由器，都集成于一個(gè)旅行箱內(nèi)，使用較為便捷?？梢允痔峄蚴怯筛鞣N車(chē)輛運(yùn)輸、航空運(yùn)輸。相對(duì)于車(chē)載直播系統(tǒng)，在系統(tǒng)調(diào)配方面能最大限度地降低運(yùn)輸及安裝設(shè)置的花費(fèi)。IPT旅行箱式系統(tǒng)可由一個(gè)非專業(yè)人士在5分鐘內(nèi)完成安裝，調(diào)試對(duì)星和發(fā)射等一切現(xiàn)場(chǎng)所需的工作。整個(gè)系統(tǒng)防水防塵，包括電纜接口都是密封的軍用航空頭。真正實(shí)現(xiàn)了操作簡(jiǎn)便、小巧結(jié)實(shí)、易于攜帶和可適應(yīng)于各種惡劣環(huán)境。2005年10月，IPT系統(tǒng)隨新華社記者全程參與神舟六號(hào)飛船的發(fā)射與回收現(xiàn)場(chǎng)報(bào)道，并經(jīng)由東方衛(wèi)視進(jìn)行電視直播，收到良好的回傳效果。

旅行箱式系統(tǒng)是基于IP協(xié)議的，主要功能可以在IP層上進(jìn)行以多播方式的實(shí)時(shí)視頻流廣播?？梢訤TP方式進(jìn)行文字、圖片和預(yù)壓縮的視頻文件的傳輸?？梢赃M(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)瀏覽及數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，同時(shí)也可以完成多路VoIP的電話傳真通信任務(wù)。

有待改善之處：

（1）設(shè)備體積和重量對(duì)于單兵作戰(zhàn)來(lái)講還是稍許龐大，安裝運(yùn)輸需要兩人以上協(xié)同才能完成。未來(lái)還應(yīng)該將設(shè)備向小型化，便攜化發(fā)展。

（2）由于采用的是Ku波段天線，所以在新聞報(bào)道現(xiàn)場(chǎng)需要充分考慮雨衰的可能因素。

4. 海事衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用

新聞報(bào)道的要素之一就是保證信息的時(shí)效性，而時(shí)效性的保證必然要以快速、暢通、可靠的通信來(lái)保證，海事衛(wèi)星以其體積小易操作等特點(diǎn)尤其適合于突發(fā)性重大災(zāi)難初期的報(bào)道任務(wù)。海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以提供低速率4.8k或3.1kHz語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)，也能提供最高速率256kb/s的IP數(shù)據(jù)服務(wù)，這意味著可以用海事衛(wèi)星回傳低碼率的視頻圖像。在5.12汶川地震報(bào)道初期，新華社記者發(fā)回的震區(qū)新聞圖片和文字報(bào)道都是通過(guò)海事衛(wèi)星來(lái)完成的。

有待改善之處：

只適用于突發(fā)應(yīng)急報(bào)道，其傳輸速率最高只有256kb/s不能滿足標(biāo)準(zhǔn)碼率視頻回傳任務(wù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，其在新聞報(bào)道領(lǐng)域的應(yīng)用也將會(huì)由小到大逐漸發(fā)展起來(lái)，就目前而言，衛(wèi)星通信已經(jīng)成為新聞報(bào)道和新聞信息傳輸領(lǐng)域不可缺少的組成部分。從現(xiàn)在的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)可以看出，衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的終端設(shè)備將會(huì)朝著更加小型化、多元化的方向發(fā)展。隨著Ka波段衛(wèi)星的發(fā)射升空以及相應(yīng)的Ka波段便攜站的廣泛應(yīng)用，Ka波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)將會(huì)以其頻帶寬、干擾小、終端設(shè)備體積小等優(yōu)勢(shì)在新聞報(bào)道領(lǐng)域發(fā)揮其更大的作用。

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