小枣君:今天这篇文章,是《风雨沧桑50年:中国卫星通信的发展历程》系列文章的最后一篇(下篇)。
最近十年以来,整个社会对卫星通信的关注度不断提升,各种新闻报道层出不穷。
究其原因,有两个方面。一,来自市场和用户对卫星通信的旺盛需求;二,卫星通信技术发生演进,让以前不可能的事情,变成了可能。
今天这篇文章,我们就详细了解一下,卫星互联网的那些事儿。
█ 卫星通信的技术演进
上世纪70-80年代,卫星通信刚刚诞生的时候,主要用于电视和广播信号转播,还有一些电话、电报和传真需求。
那时候,国际互联网(Internet)都还没有成型,所以,也没有什么卫星上网的概念。
80年代末90年代初,美国摩托罗拉开始搞铱星计划,就是卫星电话为主,业务速率仅有2.4Kbps(铱星一代)。这种速率,根本谈不上什么用户体验,能听清楚对方说话就不错了。
铱星一代和二代的速率参数对比
我们国家卫星通信起步较晚。如前篇文章所说,1984年,我们才发射了第一颗有实用价值的通信卫星(东方红2号)。1986年,我们建成了第一张卫星公用传输网(主要基于国外购买的设备)。
最早的时候,卫星通信所使用的技术,以SCPC(单路单载波)、FDM/FM(频分复用/频率调制)为主,都是模拟通信技术。
随着80年代国内程控电话业务大爆发,加上90年代初国内开始接触互联网,行业专家们发现:当时卫星通信采用的模拟技术,没办法适应地面公共通信网络的数字通信技术升级,落伍了。
于是,卫星通信,开始转向了IDR(中速数据速率)技术。
IDR业务是由Intelsat在1980年代中期提供的一种新型数据通信业务。相对于传统的FDM/FM,IDR是一种数字制式升级,属于TDM/FDMA(时分复用/频分多址)体制。
IDR有1.544、2.048、6.312和8.448Mbps四种信息速率。它与DCME(数字电路倍增设备)组合使用,可将卫星专线传输能力提高到原来的5倍。例如,8.448Mbps电路可传600路话音。
1993年5月,原邮电部引进加拿大Spar公司的IDR设备,对国内各地的卫星地面站进行升级和新建。
尽管IDR实现了数字信号升级,也提升了带宽,但对于日益增长的用户需求来说,还是杯水车薪。
于是,一种新型技术开始崛起并迅速普及,那就是大名鼎鼎的VSAT。
VSAT,全名叫做Very Small Aperture Terminal,甚小孔径终端。请注意,VSAT通常是指系统,并不仅仅是一个终端。
一套完整的VSAT系统,由通信卫星上的转发器、地面大口径主站(中枢站)以及众多小口径的小站共同构成。
VSAT的基本架构
VSAT解决的是卫星通信“平民化”的问题。
首先是地面站的小型化。所谓的“甚小孔径”,到底有多小?0.3-2.4米。这就很轻便了,一个人都能背着到处走。稍微大一点的,也可以车载,开着车到处走。
除了轻便之外,VSAT还有组网灵活、成本低、应用多、安装操作简单等特点,非常有利于卫星通信的普及。
1984年,Intelsat首次开设了VSAT业务。我国很快跟进,1988年,原中国通信广播卫星公司引进国外通信设备,建成我国第一个VSAT通信网。它包括1个主站和35个端站,为我国铁道部、能源部、地震局、海洋局、民航局、海关总署、经济信息中心和农业银行等8个行业部门提供通信服务。
后来,我们国家建设无线寻呼网、证券信息广播、村村通/户户通工程,都大量采用了VSAT。还有很多远洋船用通信、飞机通信、企业和政府专网,也采用了VSAT。
2008年汶川地震之后,电信运营商为了应对自然灾害,引进了大量的VSAT设备,作为地面光纤网络的备份,以及应急通信的工具。
█ 高通量通信卫星
进入21世纪后,Internet互联网继续蓬勃发展。无处不在的网络连接需求,刺激了卫星互联网的能力演进。卫星通信星想要发展,就必须像地面蜂窝移动通信网络一样,进行带宽容量升级。
很多读者听说过三种轨道:GEO(地球同步轨道)、MEO(中地球轨道)、LEO(低地球轨道)。