卫星INTERNET网络技术介绍
　　
　　1．整体网络规划及结构
　　卫星高速Internet接入系统以卫星主站为中心，ISP服务商、ICP服务商、集团企业和独立用户为客户端，利用卫星构成一星型单向卫星网络，配合双向卫星链路和地面Internet接入网络，构成一完整的高速卫星Internet接入系统。
　　系统示意图如下：


　　图1 高速卫星Internet接入网络结构图
　　其用户主要分为三类：
　　①ISP服务商和大型ICP服务商：此类用户需要高速的上传和下传速率，并且必须提供实时的服务。对此类用户采用SCPC单路单载波方式，即根据业务量为每个用户提供单独一路载波。
　　②个人用户：个人用户只需要低速的上传，中速的下传速率及经济的上网方式。对此类用户，上传仍采用地面拨号方式，下传采用卫星多路复用方式。
　　③企业用户及小型ICP：此类用户需要中速的上、下传速率，根据业务量需要可采用以上两种方式。这样既可满足企业用户内部办公需要，又可访问互联网。
　　2．网络系统介绍
　　卫星高速Internet接入系统由卫星主站和远端用户站两部分组成。
　　（1）主站部分
　　主站部分由网关设备、网管系统和卫星传输设备组成。
　　网关部分是本系统与Internet骨干网的接口设备，负责将用户的上传信息送入Internet网，并将下行数据送入卫星系统。
　　网管系统是网络的中心，负责整个网络的管理，包括远端站的身份认证、空间资源的分配、用户的计费等。
　　卫星传输设备负责将数据信号编码、复用并调制成适合卫星传输的信号，通过一高速率的DVB载波广播至各小站，其载波速率最高可达到53Mbps，足以满足大量用户对Internet的高速访问。
　　（2）远端用户站部分
　　远端用户小站由室内单元和室外单元组成。远端用户站的接收速率为3～53Mbps（为每个TCP/IP路由可提供1Mbps速率的数据连接），发射速率按用户需求16K～384Kbps可调。


　　* 室外单元：室外单元包括BUC、LNB和天线。BUC（上变频器）负责将传输信号的频率变为适合卫星传输的射频信号，通过天线放射上星。LNB（低噪声放大器）将接收的卫星信号功率放大并下变频，送入室内。根据用户实际情况，天线口径可采用1.2m～1.8m。
　　* 室内单元：室内单元是一个基于PC的工业单元，包括DVB接收卡、调制器、远端网络管理单元和10/100M Ethernet网卡。可连接局域网，支持多用户的同时连接。
　　DVB接收卡负责将室外单元接收的信号解调、解码分解和过滤，然后重组接收的IP数据包，确定路由，通过本地的LAN把它们发送到目的计算机。
　　当发送信息时，收集所有PC的自带寻址信息的数据包，通过调制器将数据信号调制成L波段信号，送至室外单元上星。
　　远端网络管理单元RNMA软件，负责控制远端站的接收和发送，支持与网络的初始连接并监视局域网用户的活动，主站的网管系统通过它控制远端站。
　　室内单元带有以太网接口，可方便的连接至本地局域网。局域网上的电脑，均可同时享受卫星高速接入的服务。
　　3．用户接入系统技术方案
　　1999年，国内兴起了宽带Internet接入的热潮，许多主干网、城域网的建设已经启动或正在筹划之中，数字卫星广播、ATM、IP over SDH、HFC将成为宽带多媒体网络主干的主要技术，“宽带到家”已经成为新世纪初Internet发展和延伸的主要目标。
　　目前，用户接入Internet的可选方式有56K调制解调器、DDN、ISDN、xDSL、双向卫星、双向线缆调制解调器、光纤到户、以太网到户等等。但是，对于一般应用来说，它们并不一定是最好的方式。卫星Internet接入方式已经成为目前Internet用户接入的重要接入方式之一。
　　从现有的系统来看，通过卫星连接地面网络有三种方式：
　　（1）卫星与地面通信设施的混合结构，它建立在互联网的非对称性这一特点上。在这种结构中，用户的请求信息通过低速地面线路传给ISP，而下行数据则由高速卫星链路支持。
　　（2）单独使用卫星链路的结构，在地面线路基础设施比较差的地方，这种网络使用的比较多。
　　（3）卫星通过广播来开发互联网的信息服务功能，据统计，在互联网中大约有20％的信息属于广播服务，如新闻、音像发布等。在广播功能上，卫星是比地面网络更有效的一种媒体。
　　在卫星接入互联网的发展中，出现过很多方案，支持不同的传输速率。如IDBS-A系统，IDBS-V系统以及IDBS-D系统等。IDBS是交互式数据广播系统。它使用电话网、相似的低速率网络或低速VSAT反向链路来接入ISP，使用一个或更多个DBS信道在正向链路上为终端用户发送大量的数据。IDBS-A系统使用标准的TV转发器上的一个音频副载波来提供192kb/s。发展的第二个阶段用VSAT来提供64kb/s到2Mb/s，即IDBS-V系统。随后发展了采用DVB/MPEG-2的IDBS-D系统，它通过卫星提供高速多媒体通信，经测试表明系统可以支持2到8Mb/s。
　　上面所提到的这些系统基本上都是在用户终端增加SIU（卫星接口单元）和一个数字卫星射频接收机。在为卫星提供上行数据的地面站和基站上需要安装SGW（卫星网关）。SIU和SGW都是硬件和软件的合成，它们处理寻址、路由分配等问题，并提供接口功能。
　　需要注意的是: 所有以上提到的系统都是利用原有的卫星和地面网络，增加一些接口单元以及数据处理单元来实现的。使用的频段、星上设备等都与原有的系统相同。在更高的频段，卫星可以提供比现有的L或S等波段更宽的频带。像Ka、EHF等高频段的器件性能问题的解决更加促使通信频段向高端发展。目前正在开发中的很多系统，如ACTS的SECOM/ABATE开发了Ka和EHF频段，可以为便携或移动终端提供4kb/s到2Mb/s数据接入业务。
　　目前用户上网在上行和下行的速度上都是不对称的，针对用户上网的这种需求及其链路的使用高效性，便产生了卫星非对称接入，是目前用户接入Internet的先进的技术方案。
　　众所周知，Internet信息服务在数据流量上具有很大的不对称性。对于基于连接的网络信息服务,下载大量数据时，其上行信息与下行信息的数据流量比例约1:37左右。对于这样一个很不对称的数据流量分布，增加下行信道的带宽，减少上行信道带宽，无论从理论上讲还是从信道费用上讲无疑都是合理的。
　　目前，用户需要访问的大多数网络资源都集中在骨干网上，但用户为了访问这些网络资源有时需要通过很多环节才能接入骨干网，这主要是由于我国地域辽阔、长途通信干线不足和线路租用费过高的缘故。在这些千里迢迢的接入线路上，由于业务不对称性和协议的握手应答特性造成下行信道拥塞、上行信道空闲、不能达到信道资源的合理有效利用。非对称系统针对Internet网络业务的不对称性，充分利用上行信道空闲的有利现状，同时又为多级接入线路的下行信道减轻负担，从而优化了整个接入线路的性能。
　　对于个人网络用户和集团网络用户来说，接入Internet的传统方法都不能利用信道的非对称特性。随着Internet骨干网络的不断扩容，Internet网络的瓶颈会不断向广域网络的末端移动，网络的最后一公里势必成为用户上网的瓶颈。非对称接入是目前解决这一问题的优选方案之一。
　　基于单向卫星信道的非对称接入系统如下图所示。


　　主站代理与播出服务器配备同步卡和以太网卡，同步卡与单向PCVSAT卫星主站调制器相连，网卡与Internet主干网具有宽带的连接。主站服务器主要任务是代理各用户代理引擎的上行请求，并将下行响应信息通过宽带单向PCVSAT卫星广播信道高速发送到用户代理引擎的PCVSAT接收卡。为了有效利用信道资源，下行信道可以视Internet业务和用户发展情况来随时调节，用户少或下行业务量小时，可以租用较窄的卫星广播信道，等用户数量或下行业务量增加到一定程度后再扩宽信道。
　　用户代理引擎配备快速调制解调器、以太网卡和PCVSAT接收卡，充当集团用户局域网的网关和代理服务器。以太网卡连接集团用户的局域网，侦听局域网上计算机的Internet上行请求; 通过快速调制解调器拨号上网到任何一个ISP，将局域网上Internet上行请求转发到主站代理与播出服务器；PCVSAT卡接收来自主站代理与播出服务器的下行信息，并将下行信息分发给局域网上的计算机。
　　4．采用卫星链路提供Internet业务的优点
　　采用卫星链路提供Internet业务主要有以下一些优点。
　　（1）具有广播的特点——一跳可到达终端用户。在卫星网络中不需要通过多个节点，这样可以避免通过每个节点增加的处理时延或拥塞。广播的特点使得许多用户不需要复杂的路由算法就可以通过一条信道到达。
　　（2）费用与距离远近无关——任何二个远端地点间的费用都与其间的距离无关，它和陆地通信时费用始终与距离有关不一样。
　　（3）在卫星覆盖点的任何地方都能简单方便地部署设备——不论在卫星覆盖的任何地点，终端设备的价格几乎都一样。安装VSAT（甚小口径终端，即小站卫星）系统，其终端也总是比等待地面接入设备快。
　　（4）为边远地区提供宽带接入——大多数的城市在传统的电话设施上，传输的速率多为33.6Kbps；对于在边远及农村地区的用户由于缺乏有线电信网络，使得通信既困难又昂贵。采用卫星通信网络（如VSAT），下载的速率比33.6Kbps快得多，而且价格便宜。宽带的卫星速率可为医院、大学、中学、政府机构、银行、金融机构、零售商店、超级市场、娱乐场所等提供各种服务。
　　（5）不对称的传输特性——通常Internet和Intranet的业务是非对称的，即用户检索所需的业务量小而返回的图表、文本、文件等却是大量的。用户到Internet的上行速率约为 9.6～115Kbps，而Internet到用户的下行速率约为1～30Mbps。卫星传输的不对称特性特别适合于这种业务。采用卫星传输，除了Internet业务外，还可增加一些视频和文件传送业务，系统的最大速率可达50Mbps。
　　
　　卫星INTERNET业务发展
　　
　　全球Internet的迅速发展不但衍生了Intranet（内联网）及Extranet（外联网），而且随着Internet业务的巨大增长，以及话音、数据、视频等综合业务的需求，使得对Internet的接入频宽要求也越来越大。面对专用光纤线路的昂贵费用，各国的ISP（Internet业务提供商）都在寻求更经济和有效的解决方案。采用卫星链路把Internet连到公司用户、个人用户以及直接到家庭用户，这不失为一个好方案。
　　Internet发展的动力推动了卫星Internet接入的发展，所以说卫星的发展必须满足Internet的市场发展业务。Internet常见的应用是FTP、E-mail、Telnet、Usenet以及WWW等。下面将简要地阐述一下卫星通信实现这些基本Internet业务的方案。
　　1．WWW: Web浏览器已成为普遍采用的一种手段。Web浏览器的业务是非常不对称的，大量的业务是由服务器到客户机，而少量的业务是由客户机到服务器。对于这种类型的业务模式，采用卫星传输的Internet是最合适的。
　　2．多媒体应用：在Internet上传送声音、音乐、视频等多媒体业务已成为一个热门话题，由于卫星链路具有中心广播式发送的特点，所以很适用于这类业务。IP组播是一种路由选择协议，它可有效地把分组从一个发送源分配到多个接收器。与此同时，音频和视频压缩技术的不断发展将进一步提高其应用功能。
　　卫星网络相比于地面网络的优点是卫星链路无需中介节点，可直接向用户提供宽带业务，这就使得在公司的Intranet上可把服务器直接连接到用户的客户机。
　　在多媒体应用中，Internet的商业业务为广告业务和其它信息源提供了直接面向用户的机会，最常用的方法是可以把广播内容直接传送到用户的计算机上。
　　在大型的企业网里，许多操作都采用TCP/IP作为传送协议，采用IP组播协议，用一个IP组播链路将可替代多个TCP/IP链路。
　　3．Internet会议：在Internet上进行多用户多媒体的视频会议，其业务流量是对称的，也就是双方所需的带宽是一样的。因此在卫星网络上的Internet会议需具有对称的点到点连接的带宽。采用控制会议用的服务器进行多点会议，需要每个参加者的客户机与服务器相连接。在卫星通信中，大多数的情况为，第一跳是客户机与服务器的连接，第二跳是通过服务器的客户机到客户机的连接。
　　4．IP电话：Internet上传送分组式的话音（IP电话），其最大的优点是可为企业、公司客户节省大量的长途电话和国际电话的费用。当然，Internet电话也有其缺点，主要是网络时延、网络拥塞、话音分组可能丢失，以及话音质量的不稳定。通常地面网络终端设备的时延约为200～400毫秒，加上卫星链路的250毫秒时延，对通话质量将会有很严重的影响。但是尽管如此，由于卫星链路的独特优点，卫星链路的IP电话也期望占有市场一席之地，有些厂商正不遗余力地努力研究解决这一问题。
　　5．电子商务：有的公司将其全部产品目录放在Internet Web主页上。代理商们可在网上24小时地提供其产品介绍，而且费用很低，使得用户可享用很多信息。杂志出版商可将本期或下期的出版信息以电子格式发布。
　　6．卫星视频广播业务：卫星网络不仅能提供高质量的Internet应用服务，对于增值业务和其它应用领域，卫星网络也有好的服务，非对称接入平台除了能承载一切Internet应用之外，最大的优势就是广播增值业务，包括：
　　（1）图像节目广播。在带宽允许的情况下，可以提供MPEG-1图像广播，RealNetworks新闻广播。
　　（2）信息推送服务。信息分类编排、新闻订阅、网站镜像。
　　（3）金融信息服务。证券行情广播、证券历史资料下载、高速补充数据。
　　卫星做为提供多信道广播业务的平台，这是一项市场利润非常高的电信增值业务，当Internet逐渐演变成广播的媒体，ICP可利用E-mail发送任何更新的音频或视频节目到用户，而目前陆地Internet尚不能最佳地用于多信道广播。卫星是一种有效的广播媒体，它具有从单个轨道位“看到”全球1/3的特点。多信道广播将是未来Internet的又一项新业务。
　　多点传送，即对多个目的地传送同一个文件是新的应用业务之一，而且作为按需动态带宽分配业务具有巨大的发展潜力。通用多点传送应用还包括软件开发、数据库更新和群件应用，这些通用多点传送由服务提供商向多个用户所在地提供带宽密集型数据流。
　　IP视频流多点传送是视频广播的一种新的应用业务。这一应用是依靠卫星技术所具有的广播和覆盖范围宽的特点，对众多的用户提供视频服务。如信息服务提供商通过IP协议，向分布很广的用户提供MPEG2实时视频传送。