卫星通信技术在新闻报道领域的综合应用研究和发展趋势

新华社技术局 郑 宜

一、卫星通信的发展

卫星通信的原理是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波的通信，其最早的设想是1945年10月由英国空军雷达军官Arthur C.Clarke在英国的无线电杂志Wireless World上发表的一篇名为《地球外的中继站》文章中提出的。在1965年，国际卫星通信组织把第一代“国际通信卫星”（INTELSAT-1，原名“晨鸟”）射入静止同步轨道，正式承担国际通信业务。

在1984年，我国又成功发射了第一颗静止轨道试验通信卫星“东方红二号”；在1986年，我国再次成功发射了“东方红二号”实用通信卫星，达到两个频道电视转播和1000路电话传输能力。时至今日，我国共成功发射了5颗通信卫星，共14个转发器。与此同时，国外卫星通信事业发展迅速，最先进的通信卫星的容量在80年代中期已达到24个转发器，工作寿命长达8年以上，截止到1988年全世界已发射近900颗通信卫星，其中200多颗是民用地球静止轨道卫星……，在这样的历史背景下，1991年5月“亚洲1号”卫星发射成功，1995年11月“亚洲2号”卫星发射成功。随后又发射了中星22号、鑫诺二号、嫦娥一号、北斗导航卫星等。“鑫诺二号”卫星的主要服务对象是我国大陆、港澳台地区的通信广播用户。该卫星使用我国研制的新一代大型静止轨道卫星公用平台，装载22路Ku频段大功率转发器，设计寿命15年，整星指标和能力达到国际先进水平。

二、卫星通信业务种类及其基本结构

卫星通信的业务有三种：

（1）卫星固定通信业务。进行通信的卫星地面站是固定的，其特点是地面站的体积庞大、通信容量大，以地面公共网络实时信息交换互联，支持多种业务应用。

（2）卫星移动通信业务。移动卫星载体之间或是移动载体和固定用户之间的卫星通信，这里的移动卫星载体包括轮船、飞机、车辆及个人等。

（3）卫星广播业务。主要包括电视广播、音频广播、远程教育和多媒体数据业务应用，其特点是卫星上的发射功率大、信号频带宽等。

本文着重讨论的卫星通信系统是静止轨道卫星通信系统，它由空间分系统、地面卫星通信系统、测控分系统等三部分组成的。

地面卫星通信系统的发射设备由上变频器和功放组成，将来源于基带经过信源和信道编码后的基带信号通过调制器，调整成为70MHz、140MHz或更高的中频信号，并将射频功率放大到指定的电平，经卫星天线发向卫星。发射设备可以单载波工作也可以多载波工作。

空间分系统上的人造卫星设有若干个转发器，其目的主要是为了便于放大和发射及减少变调干扰，目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来，已逐渐采用时分多址技术，即每一地球站占用同一频带，但占用不同的时隙，它比频分多址有一系列优点，如不会产生互调干扰，不需用上下变频把各地球站信号分开，适合数字通信，可根据业务量的变化按需分配，可采用数字话音插空等新技术，使容量增加5倍。另一种多址技术是码分多址（CDMA），即不同地球站占用同一频率和同一时间，但有不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强，有较好的保密通信能力，可灵活调度话路等优点。其缺点是频谱利用率较低。它比较适合于容量小、分布广，有一定保密要求的系统使用。

接收设备由低噪声放大器、下变频器、解调器等组成。其作用是将天线接收到的来自卫星转发器的有用信号经过放大、变频处理后再经过信道解码、信源解码最终送至用户端。

三、卫星通信技术在新闻报道中的实际应用研究

卫星通信应用领域愈来愈广泛，尤其在新闻报道和广播电视传输方面发挥了极其重要的作用。下面就以新华通讯社实际业务需求和应用现状为基础，讨论研究卫星通信技术在新闻报道领域的拓展前景和发展方向。

1. 卫星广播业务的应用

新华社作为国家通讯社每天都要向国内、外新闻用户提供文字、图片、图表等信息服务，因此，目前新华社通过一套C波段全球网卫星广播网来完成这些服务。该卫星网络主要由两个子网组成，即亚太地区高速数据广播网和全球低速数据广播网。亚太地区高速数据网使用的是中星10号卫星，向覆盖中国大陆和亚太地区的各新闻用户进行新闻信息广播；全球低速数据网服务对象主要是中东、非洲等地区的海外新闻用户，使用的是国际卫星组织的IS-904卫星。

有待改善之处：

（1）由于该全球网广播系统属于单向卫星网络供稿系统，采用的是增加传输次数、即增加信道传输冗余度的方法来提高用户接收成功率，但是这种方法只是在小文件卫星传输系统中比较有效。随着单个传输对象数据量增大，信道资源变得愈发宝贵，为了解决资源占用和接收成功率之间的矛盾，未来的新闻卫星广播系统应采用增加前向纠错机制和丢包回传机制，可以通过双向卫星信道或是地面网络回传，这样做即可以通过使用先进的前向纠错算法提高一次性接收成功率；另一方面，又可以将由于信道瞬断和误码等原因导致的丢包信息回传给播发系统，播发系统通过重发、补发等手段确保用户有效接收。这种新闻播发回传机制在很大程度上提高了接收成功率，同时将大大提高信道资源有效使用率。

（2）目前新华社的全球卫星广播网是由两颗C波段卫星组成的，C波段卫星的优点是覆盖面积广，缺点是信号强度弱，易受干扰，用户端接收天线尺寸大，安装环境要求高，不利于用户的普及和发展。尤其在海外发展用户受到很大的制约，未来的新闻卫星广播网络应该朝着信号覆盖多样化发展，对于中东这样的海外热点地区应增加Ku波段卫星重点覆盖。

2. 新闻卫星直播车(DSNG)系统的应用

新华社的新闻卫星直播车主要担负总社和新闻现场之间的通信和视频传输任务，通过DSNG系统把新闻现场所采集到的视频及音频信号进行数字化、压缩、调制处理后发送到同步通信卫星，再经同步通信卫星转发回总社新闻视频大厅。对于突发性以及重要的新闻事件，新闻视频大厅可以将转发回来的视频不加处理直接转播。直播车内主要配备通信设备以及供电系统，可以保障全天候野外工作。直播车投入使用以来成功完成了包括北京奥运会、上海世博会等多次重大视频报道任务，充分体现其优越的机动性和灵活性。

主要系统功能描述如下：

（1）卫星通信系统：包括Ku波段的天线系统、射频系统、功放系统，主要完成在不具备有线电路的情况下通过卫星链路开通临时线路或与有线线路动态互备，线路传输速率可达到30Mb/s（DVB+IP数据），支持多载波同时工作，可支持DVB MPEG-2高清节目的传输。

（2）DVB上行广播系统：包括调制器、复用器、编码器等设备，要求支持标高清MPEG-2节目的传输同时支持高标清H.264。系统主要实现视频新闻的传输和上星直播功能。

（3）双向IP数据传输系统：包括高速数据调制解调器、加速器等，可以实现广大覆盖区域内的高速数据连接可达到15Mb/s的连接速率，通过TCP加速器可以实现基于TCP/IP协议的加速应用，有效利用卫星带宽。

有待改善之处：

⊙ 设备体积和重量都相当庞大，只适合车载安装。未来还应该将设备向小型化，便携化发展。

⊙ 对于不通公路的新闻报道现场，新闻卫星直播车前往有一定的阻碍。另一方面，直播车载系统在远距离调配上也存在一定的局限性。

⊙ 由于采用的是Ku波段天线，所以在新闻报道现场需要充分考虑雨衰的可能因素。

⊙ 相对于下面介绍的小型箱式VSAT上行双向系统，DSNG系统价格相对较贵不利于短时期的大量普及。

3. 小型箱式VSAT上行双向系统的应用

为了更加适应多媒体传播时代的发展要求，新华社近几年来大力发展视频报道、新媒体报道。为此配备了很多基于IP的旅行箱式VSAT终端（IPT Suitcase）设备，为的就是能够在新闻现场第一时间向总社传回新闻画面。IPT Suitcase是一套传输速率定位在64k～4M带宽的VSAT上行双向系统。旅行箱式IPT系统设计的非常紧凑，全部卫星设备包括天线、高功放、卫星调制解调器和路由器，都集成于一个旅行箱内，使用较为便捷。可以手提或是由各种车辆运输、航空运输。相对于车载直播系统，在系统调配方面能最大限度地降低运输及安装设置的花费。IPT旅行箱式系统可由一个非专业人士在5分钟内完成安装，调试对星和发射等一切现场所需的工作。整个系统防水防尘，包括电缆接口都是密封的军用航空头。真正实现了操作简便、小巧结实、易于携带和可适应于各种恶劣环境。2005年10月，IPT系统随新华社记者全程参与神舟六号飞船的发射与回收现场报道，并经由东方卫视进行电视直播，收到良好的回传效果。

旅行箱式系统是基于IP协议的，主要功能可以在IP层上进行以多播方式的实时视频流广播。可以FTP方式进行文字、图片和预压缩的视频文件的传输。可以进行互联网浏览及数据库访问，同时也可以完成多路VoIP的电话传真通信任务。

有待改善之处：

（1）设备体积和重量对于单兵作战来讲还是稍许庞大，安装运输需要两人以上协同才能完成。未来还应该将设备向小型化，便携化发展。

（2）由于采用的是Ku波段天线，所以在新闻报道现场需要充分考虑雨衰的可能因素。

4. 海事卫星系统的应用

新闻报道的要素之一就是保证信息的时效性，而时效性的保证必然要以快速、畅通、可靠的通信来保证，海事卫星以其体积小易操作等特点尤其适合于突发性重大灾难初期的报道任务。海事卫星通信系统可以提供低速率4.8k或3.1kHz语音和数据服务，也能提供最高速率256kb/s的IP数据服务，这意味着可以用海事卫星回传低码率的视频图像。在5.12汶川地震报道初期，新华社记者发回的震区新闻图片和文字报道都是通过海事卫星来完成的。

有待改善之处：

只适用于突发应急报道，其传输速率最高只有256kb/s不能满足标准码率视频回传任务。

四、结束语

随着卫星通信技术的不断发展，其在新闻报道领域的应用也将会由小到大逐渐发展起来，就目前而言，卫星通信已经成为新闻报道和新闻信息传输领域不可缺少的组成部分。从现在的卫星通信业务发展趋势可以看出，卫星通信业务的终端设备将会朝着更加小型化、多元化的方向发展。随着Ka波段卫星的发射升空以及相应的Ka波段便携站的广泛应用，Ka波段卫星通信系统将会以其频带宽、干扰小、终端设备体积小等优势在新闻报道领域发挥其更大的作用。

见www.dcw.org.cn