卫星高速接入上网服务技术详解.docx

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卫星高速接入上网服务技术详解

卫星接入上网服务技术详解

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，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。

1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，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（NetworkOperationCenter,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,20MHD以上计算机，Window95或NTWorkstation4.0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DiiecPC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。

DirecPC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，DirecPC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（NetworkOperationCenter，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WinNT。

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。

2研究详细报告

关键词：

Internet卫星通信接入技术宽频技术

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WorldWideWait。

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。

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、CableModem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。

CableModem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10Mbit/s，下行速率可达30Mbit/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CableModem的服务，目前上/下行速率为10Mbit/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400kbit/s，下载多媒体时速率可高达3Mbit/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TURBO163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CableModem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。

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。

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InternetIP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。

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TURBO163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、GESpacenet的高速TurbosatVSAT、Gilat的SkySurferVSAT、NewMedi

a的CyberStreamVSAT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IPMulticast、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LoralOrion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DirecttoPC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DirectPC公司

、日本的DirectInternet、加拿大Telesat、澳大利亚Telstra、印度的NICIndia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AOLTV的机顶盒。

随着这些着名公司的大力推动，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、ChinaCastTechnology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T