第四代Inmarsat系統(tǒng)的應(yīng)用及新一代衛(wèi)星系統(tǒng)簡(jiǎn)介

郭春?jiǎn)?/p>

（中國(guó)交通通信信息中心，北京 100011）

1 廣電行業(yè)面臨應(yīng)急新聞傳送的需求

伴隨互聯(lián)網(wǎng)微信、微博等各種社交網(wǎng)絡(luò)的普遍應(yīng)用，幾乎所有的突發(fā)事件都會(huì)迅速傳播。由于突發(fā)事件可能造成重大人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、生態(tài)環(huán)境破壞和嚴(yán)重社會(huì)危害，并成為危及公共安全的緊急事件，因此對(duì)媒體而言，突發(fā)新聞報(bào)導(dǎo)既是媒體應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任和義務(wù)，同時(shí)也體現(xiàn)出媒體自身的影響力和對(duì)新聞的掌控力。

目前，廣電行業(yè)普遍使用衛(wèi)星新聞采集車（SNG）和便攜式系統(tǒng)（Flyaway），并結(jié)合微波設(shè)備作為突發(fā)事件新聞報(bào)導(dǎo)的傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)將衛(wèi)星鏈路作為傳輸通道，將攝像機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)采集到的視頻及音頻信號(hào)，通過(guò)微波設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一定距離的無(wú)線傳輸?shù)叫l(wèi)星設(shè)備（SNG/Flyaway），再通過(guò)編、解碼及調(diào)制后，通過(guò)衛(wèi)星信道傳送回總部并進(jìn)入總部的信號(hào)處理系統(tǒng)，依據(jù)節(jié)目制作需求進(jìn)行直播或錄播。伴隨衛(wèi)星通信技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是衛(wèi)星終端設(shè)備在數(shù)字化、集成化、小型化有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，可以實(shí)現(xiàn)在衛(wèi)星信號(hào)的覆蓋區(qū)域內(nèi)通過(guò)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)在兩點(diǎn)和多點(diǎn)間高清、實(shí)時(shí)傳送的需求，滿足行業(yè)播出要求。但作為一個(gè)專業(yè)系統(tǒng)，相對(duì)而言，依然構(gòu)成復(fù)雜，體積和重量較大，需要外接供電設(shè)備，并需要專業(yè)工程師操作。這些因素降低了其整體的機(jī)動(dòng)性，同時(shí)對(duì)使用環(huán)境的要求較高，從而無(wú)法滿足突發(fā)應(yīng)急報(bào)道要求第一時(shí)間到達(dá)和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境要求盡量低的需求[1-2]。

隨著地面移動(dòng)通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，3G/4G移動(dòng)系統(tǒng)在推出后得到了迅速的發(fā)展和普及，特別是各種應(yīng)用層出不窮，在廣電領(lǐng)域也有了巨大的發(fā)展空間。特別是針對(duì)3G/4G的上行信號(hào)速率相對(duì)2G時(shí)代有了大幅的提升，通過(guò)實(shí)現(xiàn)多張SIM卡捆綁技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)傳輸速率的有效增長(zhǎng)，并在此技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了視音頻信號(hào)直播。目前，該技術(shù)已經(jīng)在很多媒體機(jī)構(gòu)應(yīng)用于日常的新聞報(bào)道。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于3G/4G網(wǎng)絡(luò)屬于公眾通信網(wǎng)，也就是Internet的延伸，在很多突發(fā)事件現(xiàn)場(chǎng)等熱點(diǎn)區(qū)域，常常出現(xiàn)很多人員都在上網(wǎng)發(fā)送視頻、照片、瀏覽網(wǎng)頁(yè)等現(xiàn)象，大量占用網(wǎng)絡(luò)資源，造成數(shù)據(jù)擁塞，而3G/4G的技術(shù)體制中并沒(méi)有保障帶寬技術(shù)的應(yīng)用，其結(jié)果就是直接導(dǎo)致采用3G捆綁技術(shù)的新聞直播的視音頻畫(huà)面出現(xiàn)大量馬賽克、拖尾、畫(huà)面卡頓等事故。

因此廣電行業(yè)對(duì)應(yīng)急事件的新聞報(bào)道提出了更高的要求，如何實(shí)現(xiàn)在各種復(fù)雜環(huán)境下，第一時(shí)間完成新聞報(bào)道是廣電行業(yè)一直致力解決的問(wèn)題。第四代海事衛(wèi)星的衛(wèi)星終端，其天線尺寸僅為A4紙張大小，重量?jī)H為2.8 kg，可在各種天氣情況和復(fù)雜環(huán)境中使用，完全滿足記者單獨(dú)攜帶和使用要求。基于該終端的新聞傳送解決方案已經(jīng)在廣電行業(yè)得到充分的應(yīng)用。

2 第四代Inmarsat系統(tǒng)在廣電行業(yè)的應(yīng)用

2.1 Inmarsat—國(guó)際海事衛(wèi)星組織

INMARSAT是1979年由89個(gè)國(guó)家發(fā)起的國(guó)際海事衛(wèi)星組織，是國(guó)際海事組織（IMO）指定海上遇險(xiǎn)安全呼救的唯一通信系統(tǒng)，其系統(tǒng)穩(wěn)定性高達(dá)99.99%。作為全球移動(dòng)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)跑者，不僅承擔(dān)了船舶遇險(xiǎn)呼救系統(tǒng)，并作為國(guó)際民航組織（ICAO）唯一的全球通信系統(tǒng)，要求所有跨洋區(qū)飛行的飛機(jī)必須安裝Inmarsat系統(tǒng)。Inmarsat目前擁有13顆同步地球軌道衛(wèi)星，現(xiàn)在主用的第四代系統(tǒng)有4顆衛(wèi)星，其第4顆衛(wèi)星于2013年8月發(fā)射，作為四代星系統(tǒng)的備份衛(wèi)星[3-4]。

2.2 中國(guó)運(yùn)營(yíng)商－中國(guó)交通通信信息中心（北京船舶通信導(dǎo)航公司）

中國(guó)交通通信信息中心是交通運(yùn)輸部直屬單位，簡(jiǎn)稱CTTIC。1979年由國(guó)務(wù)院授權(quán)代表中國(guó)參加國(guó)際海事衛(wèi)星組織的簽字方和投資者，也是目前被授權(quán)經(jīng)營(yíng)和管理中國(guó)境內(nèi)Inmarsat業(yè)務(wù)的唯一運(yùn)營(yíng)商。30年來(lái)，作為Inmarsat在中國(guó)的運(yùn)營(yíng)商，CTTIC始終引領(lǐng)國(guó)內(nèi)的衛(wèi)星前沿通信技術(shù)，擁有Inmarsat-A，B，C，M，Mini-M，M4/F，BGAN各類型標(biāo)準(zhǔn)地面關(guān)口站，直接覆蓋印度洋和太平洋區(qū)，并通過(guò)國(guó)際專線和虛擬站形式覆蓋全球。目前已形成終端銷售與集成、登記與入網(wǎng)管理、賬務(wù)與結(jié)算、通信服務(wù)與售后支持等完整的服務(wù)體系，同時(shí)還擔(dān)負(fù)著海事遇險(xiǎn)搜救和各種災(zāi)害救助等公益義務(wù)。

2.3 第四代Inmarsat系統(tǒng)

Inmarsat于2005年發(fā)布了第四代衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò) ——BGAN（Broadband Global Area Network）。BGAN系統(tǒng)繼承了終端小巧、便于攜帶、操作簡(jiǎn)單（非工程師級(jí)產(chǎn)品）的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上突破了以往系統(tǒng)基于電路交換的技術(shù)體制，其空間段依照3GPP技術(shù)體制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的IP數(shù)據(jù)交換功能，是真正意義上的全球?qū)拵l(wèi)星傳輸網(wǎng)絡(luò)（覆蓋南、北緯78°以內(nèi)）。作為新一代移動(dòng)衛(wèi)星寬帶系統(tǒng)，BGAN實(shí)現(xiàn)了單個(gè)信道可提供512 kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，并借助先進(jìn)的衛(wèi)星信道保障帶寬技術(shù)，滿足各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用需求。

Inmarsat四代星采用了先進(jìn)的點(diǎn)波束技術(shù)，每顆衛(wèi)星上有1個(gè)全球波束、19個(gè)寬點(diǎn)波束、193個(gè)窄點(diǎn)波束。先進(jìn)的衛(wèi)星星體技術(shù)使得地面終端的體積較第三代終端體積減少了50%。特別是Inmarsat依據(jù)多年在應(yīng)急通信領(lǐng)域的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在四代星上創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)星體通信資源的整合調(diào)配技術(shù)，可滿足在熱點(diǎn)區(qū)域衛(wèi)星地面終端使用數(shù)量劇增的通信需求，并在汶川地震、海地地震、日本海嘯等多次重大事件中得到了應(yīng)用。

2.4 在廣電行業(yè)的應(yīng)用

1）電視臺(tái)整體解決方案

電視臺(tái)整體解決方案如圖1所示。

圖1 電視臺(tái)整體解決方案

新聞現(xiàn)場(chǎng)配置：攝像機(jī)、BGAN終端、專用編碼器（Livewire）。

在方案中，專用編碼器（Livewire）針對(duì)BGAN衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)采用了優(yōu)化的H.264技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)基于BGAN網(wǎng)絡(luò)最佳的視頻質(zhì)量。經(jīng)過(guò)測(cè)試對(duì)比，該技術(shù)有效改善了畫(huà)面拖尾、聲畫(huà)不同步的現(xiàn)象，有效提升網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，特別是在圖像連續(xù)性、銳利度、色彩飽和度等多個(gè)方面得到了明顯改善，滿足電視臺(tái)對(duì)視頻播出的需求。目前，中央電視臺(tái)、新華社、中央氣象臺(tái)、上海電視臺(tái)、深圳廣電集團(tuán)、云南電視臺(tái)等新聞機(jī)構(gòu)均在各種應(yīng)急新聞報(bào)道中均采用該系統(tǒng)做視頻直播。

2）海事衛(wèi)星信道倍增系統(tǒng)—高質(zhì)量視頻直播解決方案

海事衛(wèi)星信道倍增系統(tǒng)高質(zhì)量視頻直播解決方案如圖2所示。

圖2 海事衛(wèi)星信道倍增系統(tǒng)—高質(zhì)量視頻直播解決方案

該方案基于OpenVPN和策略路由相結(jié)合的多信道捆綁通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在發(fā)端IP數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分流，收端IP數(shù)據(jù)進(jìn)行合路的工作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了捆綁2臺(tái)船載動(dòng)中通后傳輸速率接近1 Mbit/s，極大地提高了捆綁效率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。通過(guò)全面的系統(tǒng)測(cè)試和出海測(cè)試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的視頻直播，并滿足多機(jī)位大型直播的需求。中央電視臺(tái)2012年蛟龍?zhí)? 000 m深潛、2013年北海艦隊(duì)遠(yuǎn)洋訓(xùn)練、2013年蛟龍南?？茖W(xué)考察等多個(gè)大型新聞直播報(bào)道均采用了該方案（見(jiàn)圖3）。

圖3 方案應(yīng)用實(shí)例

3）結(jié)合SNG/Flayaway，提供完整解決方案

BGAN的車載終端作為SNG的補(bǔ)充手段，可滿足在車輛運(yùn)動(dòng)中新聞素材的傳送和電話聯(lián)系。

4）大型活動(dòng)報(bào)道中大規(guī)模雙向通話的解決方案

大規(guī)模雙向通話的解決方案見(jiàn)圖4。該方案整合BGAN終端和IP語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)及臺(tái)內(nèi)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)了電視臺(tái)小號(hào)的延伸，非常便于活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)播、技術(shù)和臺(tái)內(nèi)多方通話，滿足現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模電話通信的需求。

圖4 大型活動(dòng)報(bào)道中大規(guī)模雙向通話的解決方案

3 新一代Inmarsat系統(tǒng)——GX系統(tǒng)簡(jiǎn)介

隨著航運(yùn)信息化的不斷發(fā)展，對(duì)衛(wèi)星的容量、帶寬的需求越來(lái)越大?；诖耍琁nmarsat在2009年提出了發(fā)展下一代海事衛(wèi)星系統(tǒng)的決定，將采用Ka波段頻率，實(shí)現(xiàn)向大容量、高帶寬方向發(fā)展，并將它定義為Global Xpress，簡(jiǎn)稱GX系統(tǒng)。GX第一顆衛(wèi)星已經(jīng)于2013年12月8日成功發(fā)射，首先覆蓋亞歐區(qū)域，將在2014年再發(fā)射兩顆衛(wèi)星，并于年底實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。

3.1 衛(wèi)星覆蓋圖

GX系統(tǒng)將是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的Ka系統(tǒng)，其下行速率將高達(dá)50 Mbit/s，上行將達(dá)到5～7 Mbit/s。其衛(wèi)星覆蓋圖如圖5所示。

圖5 衛(wèi)星覆蓋圖（截圖）

3.2 主要技術(shù)指標(biāo)

1）每顆衛(wèi)星89固定波速，最多同時(shí)工作72個(gè)點(diǎn)波速；

2）72×40 MHz 信道；

3）G/T：9 dB/k G/T@EOC；

4）EIRP：51 dBW；

5）NPR：14 dB；

6）極化：右旋極化；

7）頻率帶寬：上行 29.5～30.0 GHz，下行 19.7～20.2 GHz；

8）獨(dú)一無(wú)二的全球?qū)拵Ы尤耄?0/5（Mbit/s）典型終端吞度量；

9）全球無(wú)縫移動(dòng)寬帶漫游；

10）Inmarsat標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)跨波速和跨區(qū)域銜接；

11）終端自適應(yīng)調(diào)整功率；

12）6個(gè)可控點(diǎn)波速；

13）靈活的信道資源分配：在商業(yè)Ka波段最高至2×8×125 MHz信道，在政府Ka波段可根據(jù)需求分配；

14）極化：雙極化；

15）G/T：11 dB/k；

16）EIRP：54 dBW；

17）NPR：14 dB；

18）機(jī)動(dòng)調(diào)整，熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋：隨時(shí)響應(yīng)全球突發(fā)事件，服務(wù)高增長(zhǎng)的市場(chǎng)（媒體、能源、航空等）；

19）同全球波速具備互用性。

3.3 終端發(fā)展情況

Inmarsat GX終端將涵蓋海、陸、空三個(gè)領(lǐng)域，所有終端廠商需經(jīng)過(guò)Inmarsat嚴(yán)格認(rèn)證。以陸用終端為例，目前已經(jīng)有了如圖6所示的產(chǎn)品。同時(shí)，終端廠商正在發(fā)展更加小型化的終端，并預(yù)計(jì)在2015年發(fā)布平板天線。

圖6 終端發(fā)展情況（截圖）

4 結(jié)束語(yǔ)

作為SNG的補(bǔ)充和延伸，Inmarsat第四代BGAN系統(tǒng)為新聞媒體提供了全新的傳送方式。該系統(tǒng)工作在L波段，在任何天氣，無(wú)論是暴雨、暴雪等惡劣環(huán)境下都能使用，在業(yè)內(nèi)稱呼這個(gè)波段為“黃金頻率”。相比而言，Inmarsat下一代衛(wèi)星系統(tǒng)GX系統(tǒng)工作在Ka頻率，提供大容量、高帶寬傳輸信道，將滿足行業(yè)高清直播需求。GX系統(tǒng)將和第四代BGAN系統(tǒng)長(zhǎng)期并存，形成了互為備份的系統(tǒng)，它們將共同為行業(yè)提供完善的解決方案。

[1] 姜春生.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況節(jié)目傳輸技術(shù)方案一例[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2013（6）：136-138.

[2] 王麗娜.高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車系統(tǒng)集成[J].電視技術(shù)，2012，36（12）：59-61.

[3] 侯利軍.海事衛(wèi)星系統(tǒng)在現(xiàn)代新聞報(bào)道中的應(yīng)用[J].廣播與電視技術(shù)，2010（6）：66-68.

[4] 郭春?jiǎn)?，宋智?寬帶海事衛(wèi)星在突發(fā)新聞報(bào)道中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2009（12）：88-91.