技术融合是21世纪电信的发展方向

李维
　　自1965年第一颗商业通信卫星发射以来，通信卫星已成为全球通信的领头羊。在缺乏广泛的光纤网的国家，大量话音通信量是靠卫星完成的。卫星通信还孵化了许多新业务，新设备。如果没有通信卫星技术，也许人们根本不知道采用便携式终端存取各种信息，不了解视频点播、虚拟现实娱乐、远程教育和远程医疗服务。不过，在不远的将来，卫星不再是唯一的基于空间的电信系统。我们可能会看到盘旋在城市上空并发射数据信号的高空长续航（HALE）平台。HALE是以电子方式推动的无人驾驶的航天器，它在20千米以上高空飞行，一次可以飞行数天。

　　HALE平台可以把相距500千米远的移动用户连接起来，它不仅可以用于双向通信，还可以用500千米区域范围的电视广播。为了进行全球连接，HALE系统必须将频率复用100次，必须同卫星“对话”。目前正在开发的HALE平台有四种。第一种是充氦飞艇，自动驾驶，靠离子发动机保持稳定；第二种是以太阳能或燃料电池作动力的航天器；第三种是活塞发动机驱动的平台；第四种是喷气发动机驱动的平台。这些新的基于空间的电信系统将给我们访问信息的方式带来深刻变化。这些系统能把信息直接传递给最终用户，而不需要商业数据中心。在不远的将来，电信运营商将直接面临与设计制造卫星的航天公司的竞争。

　　以卫星、高空平台、海底光缆和地面无线网为基础的系统组合将为21世纪构筑起真正的全球通信。

　　融合理论占上风

　　《数字化生存》一书作者尼古拉斯.尼葛洛庞帝指出，电信的未来将是发生翻天覆地的变化。目前主要靠光缆传输的窄带业务、电话和寻呼业务可能会转向采用无线传输。与此同时，由于现有的无线电频谱成本高、数量有限，有可能迫使宽带业务朝着从无线电波和卫星转移到光纤和同轴电缆的相反方向发展，这个理论就是著名的“尼葛洛庞帝翻转”。

　　但是科罗拉多大学的约瑟夫.佩尔顿认为，未来将是一个“丰富而混乱”的数字混合，光纤、同轴电缆、地面无线网和卫星业务都可以提供从话音到宽带多媒体和视频服务。这个理论称为“佩尔顿融合”。根据佩尔顿的设想，用户用移动终端即可以接入窄带业务，也可以接入宽带业务。光纤、同轴电缆、地面无线网和卫星在这个融合中都是重要的。它们之间的无缝互联协议将成为技术难题。为此，电信工程师将面临开发可以用光纤和同轴电缆系统互联的宽带卫星业务的艰巨任务。

　　事实上，佩尔顿融合理论正逐渐为人们所接受，卫星技术的突破使融合模式越来越接近现实。无线业务和卫星已有了空前的发展，卫星技术还能提供成本低于每分钟0.1美分的电话传输。另一方面，适合电视服务的直播星（DBS）也在迅速发展。今天，DBS在全球有2000万用户。到2005年，用户数量在望达到6000万。尼葛洛庞帝1993年提出的电视用同轴电缆传输的理论证明是失算了。

　　卫星问题亟待解决

　　卫星系统的传输速度不如光缆快。许多因特网家庭用户仍对下载图像的缓慢感到不满。宽带因特网的数据传输率比典型的28.8kbps拨号连接高50倍，而高清晰度电视需要比它快20-30倍的数据传输率。不过家庭用户有时不得不使用慢得多的双绞电话线或同轴电缆的连接本地分配中心。

　　卫星技术遇到一些重要的技术障碍。最重要的一个障碍是与卫星发射有关的高成本和高风险。目前已对许多新发射概念进行了调研，包括可重复使用的火箭和喷气发动机。但是迄今为止，没有一种技术证明值得继续采用。

　　由于多数现代系统以数字形式传送信息，卫星技术还要解决如何有效地利用有限的无线电系统的问题。数字数据压缩技术是一个很需要的发现。例如，DBS采用MPEG2标准，可以将高质量的视频图像传送到家庭。该技术现在能使1Gbps的DBS卫星（如DiecTV）在150多个电视频和许多个CD质量的广播频道上传送。数据压缩技术也用于一些移动系统的话音通信。为赢得大众市场认可，服务提供商要把地面终端的成本降到尽可能低的水平。现在一些DBS终端天线直径只能30厘米，价格也下降到不足200美元。

　　未来的技术发展

　　为提供用得起的基于桌面天线的宽带服务（如交互式多媒体应用），卫星系统需要采用高达20GHz以上的频率。即使广泛采用频率复用，这些系统也需要大量频谱。目前几种宽带LEO和MEO系统正处在在开发中，几个其他组织也提出了GEo系统宽带多媒体网。

　　制造和发射这些由多颗卫星构成的需要成本上千亿美元。这正是HALE平台被人们接受的原因，因为它们的制造和发射成本低得多。HALE平台还可以回收，以补充燃料或进行检修，但是如果不和卫星系统相连，HALE平台不能进行全球通信。今后20年，无线系统将日益占据统治地位。人们不想呆在一个地方打电话，他们总是忙忙碌碌。电话放在人们口袋里，人们不再满足用电脑收发电子邮件。

　　为满足移动需求，通信业务必须以技术组合为基础。GEO、MEO、LEO卫星和HALE平台等航天技术必须同无线网、光纤和同轴电缆等地面和海底竞争对手相结合，以满足日益增长的快速移动通信需求。

　　对简单的移动通话的渴望率先促进了这种基础设计建设，其它许多应用也正在涌现出来。因为移动系统可以快速建设，所以在电话业务还不普通的发展中国家，蜂窝电话常被人们是代替普通固定电话的一个较好选择。这说明如果通信服务能做到便携、方便、用得起，需求将非常广阔。

　　在蜂窝电话业务刚刚推出时，电话设备非常大，只能装在车辆中，一旦电话被做得轻巧得足以放在人们的口袋里，移动电话业务就很快很流行起来。过去几年，电脑也缩小了。有些电脑只有手掌大小。这种设备也正在逐步配备来提供移动服务，使移动接入因特网和其它数据网成为可能。这种设备可以充当蜂窝电话、因特网电脑、万维网浏览器、传真机、消息接发终端和个人备忘记事本。

　　确定人或物的位置和远程监控设备的能力是移动技术中的一项最新技术。最著名的就是全球定位系统（GPS）,ＧＰＳ由24颗卫星组成，在地球上空20多千米处环绕地球运行。海湾战争期间GPS发挥了重要作用，现在GPSA广泛用于导航、测绘和勘探。

摘自《卫星通信广播电视》2001.12