宽带IP卫星通信技术介绍

一、卫星IP网络概述

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制/网际协议，又称网络通信协议，是互联网的基础和核心协议。从本质上说，IP是带网络路径指针可指导网络上数据包从发端到达收端的包协议，TCP是负责确保数据在设备间进行端到端的可靠传输的协议。

利用TCP/IP进行数据传输已成为网络应用主流。基于Internet的应用在全球业务急剧膨胀导致对各种传输手段提供带宽的要求也不断增加，由于卫星通信的覆盖范围广，且具有良好的面状覆盖和广播功能，通信不受各种地域条件的限制，使得发展基于卫星信道的广域IP通信网络也越来越受到重视，并在目前及未来仍会发挥重要的作用。卫星通信也将成为无线Internet的重要组成部分和应用手段。因此利用卫星进行TCP/IP数据传输，构筑卫星IP网络已经进入到现实应用当中。

二、宽带IP卫星通信系统介绍

进一步提高卫星IP网络传输能力的要求，促使了宽带卫星IP网络技术的发展和应用。这里需要面对和解决的核心问题就是TCP传输效率，由于卫星链路固有的传输时延是不可避免的，因此在IPOver卫星应用时TCP的实时确认会极大降低卫星带宽的使用效率，解决的办法是在不断提高卫星信道质量、降低信道差错率的同时，利用协议响应的改进技术提供卫星链路的TCP增强协议（或叫TCP加速协议）来使数据流可充分利用卫星信道提供的宽带服务。

对宽带标准目前并没有统一的定义，现有的卫星链路技术已可提供高达150Mbps的单一卫星链路通信服务，虽然同地面网相比不算什么，但在空间传输上能提供2Mbps的稳定通信链路相对传统卫星通信而言就已经是宽带通信了。

在卫星通信中，宽带IP卫星通信是一个卫星高速通信全新概念，其主要目标就是为多媒体和高数据速率的Internet应用提供一种无所不在的通信方式。

由于卫星处在距地36000km的上空，其宽带IP通信具有如下的特点：

1）信息延时大。信息一次上星到对方应答需530ms左右。

2）卫星转发器资源租费比较高。由于卫星的空间资源有限，发射及运营成本较高，所以卫星带宽的使用需采用合理的卫星网络设计来实现。

3）卫星网络拓扑较为简单，但内部应用及路由日趋复杂。先期卫星的网络结构比较简单，分为常见形状网络和网状网络，随着用户业务需求的变化，其带宽调用方式及静动态路由变换的使用日趋复杂，功能日趋强大。

4）广播特性。可实现一个卫星站点对所有卫星站点的IP广播功能，延伸使用在数字多媒体广播、数字电视及股票金融信息的发布中。

三、VSAT技术组建宽带IP卫星通信网的组成结构及典型应用

利用VSAT的网络结构和技术来组建宽带IP卫星网是目前应用市场上最普遍的做法，不仅可以有针对性地构筑用户专有业务通信网，还可获得很好的投资性价比。

由于VSAT组网的灵活性很高，因此可以为各种用户的不同应用目的提供量身订制的专网设计。从通信体制（多址技术）选择、网络拓扑结构到空间带宽规划都有充分的选择余地来实现应用效率的最大化。

VSAT通信网的一些典型应用：广播电视网；应急通信网；有线通信的备份链路；偏远地区通信网。

四、VSAT技术组建宽带IP卫星网可实现业务及分类

1）早期的VSAT网络主要服务于远程电话，主要基于电路调度及传输；

2）基于VSAT技术发展数据传输网络也是从低速数据采集应用开始的，如地震台测震数据、水文监测数据以及电网远程控制数据等；

3）互联网的发展给了VSAT进入IP通信时代的机遇，随着VSAT系统可提供的应用带宽越来越大，使得VSAT真正进入了对卫星通信而言的宽带时期；

4）目前VSAT的应用已可提供满足高清视频传输的链路服务，可提供双向或非对称的业务传输：

5）在面对各种突发事件及灾害现场的应急通信方面，卫星通信更是发挥着无可替代的重要作用；

6）用宽带IP卫星技术构筑的VSAT网络已可以提供几乎所有的综合业务传输通道。

自1994年以来，陆续出现了许多雄心勃勃的空中互联网方案，其中有些采用的技术及业务在地理上和种类上的覆盖都有着重大突破，对通信业界乃至整个社会生活都将产生影响。对此很多国家都提出过自己的宽带卫星通信系统方案，其中一些将可能发展成为全球信息高速公路的重要组成部分，成为实现全球无缝隙个人通信、互联网空中高速通道必不可少的手段。

我们正在进入“Internet时代”，全球商务活动的需要和人们对信息无止境的追求，刺激了企业网和互联网的爆炸性增长，用户一直在努力寻求可给他们带来更多数据的解决方案，结果导致对带宽需求的猛长。近些年来，缺乏带宽的用户以惊人的速度尝试了Tl线，ADSL，CableModem，ATM和各种无线技术。

对更高带宽的追求导致了一个新市场的开拓：一种付得起费的、可靠的、安全的、可无缝隙地嵌入陆地网的卫星宽带通信方案。

卫星宽带通信也称多媒体卫星通信，指的是通过卫星进行语音、数据、图像和视像的处理和传送。因为卫星通信系统的带宽远小于光纤线路，所以几十兆比特每秒就称为宽带通信了。提供更大带宽仅是卫星通信方案的一部分，基于卫星的通信也为许多新应用和新业务提供了机会。

1994年休斯网络系统公司在世界上首先开发出能与个人计算机互联的DirecPC接收系统，使PC机用户可利用电视直播卫星的小口径接收天线高速下载因特网上的大容量信息，在拥挤不堪的地面互联网线路之外另辟了一条高速的空中下载通道。紧随其后，许多大的卫星公司纷纷推出了用于互联网和增值业务的VSAT系统，它们已经成为世界性互联网高速发展的一个组成部分。更引人注目的是基于非静止轨道卫星群星座的全球宽带卫星通信系统的宏大计划的提出和实施，更展示了卫星在未来的宽带、高速和多媒体通信应用中的美好前景。这些卫星系统主要用于多信道广播、Internet和Intranet的远程传送和作为地面多媒体通信系统的接入手段。

看点1：5G专网

2021年，是5G toB的发展元年。这一年，在政府的巨额资金支持下，在运营商和厂商的资源堆积下，各个行业都扶持了大量的5G标杆应用，例如5G工厂、5G码头、5G矿山等。

2022年的问题在于，如何将这些标杆项目进行低成本复制。

也就是说，如果国家不再砸钱，5G是否能靠自己的本事，活下去。运营商和厂商，从“重点保障单个项目”，到“普遍支撑N个项目”，是否还能搞得定。

5G toB的进一步推进，引发了人们对5G专网的关注。5G公网建设达到初步目标，专网是否会成为新的增长点？

其实，我们国家对专网的政策比较严格，对频谱资源控制得很紧，对于企业来说，自主建网基本上没有空间。而且，专网的技术门槛太高，建设和维护成本也高。所以，除了电力、石油、铁路等国有企业之外，大部分企业建设专网的动力和意愿并不强烈。

从技术的角度来看，5G的优势主要集中在时延和带宽，真正有需求的场景并不是很多。如果是自己掏钱建5G专网，大部分企业都会仔细掂量利弊。

我个人觉得，想要发展专网，仅靠资金扶持是不够的。还是要多考虑在政策、技术和频谱方面，能有所松绑，让企业有更多的选择权。我们不是为了5G建设专网，而是为了数字化转型建设专网。与其过于强调5G在专网中的角色，不如更多关注园区全光网络以及云网融合接入的重要性，通过云业务来带动用户对网的需求，刺激专网的建设。

看点2： 毫米波的政策走向

还有1个月，北京冬奥会就要开幕。作为通信人，这届冬奥会，最值得关注的应该是毫米波的亮相和应用。

毫米波这个技术争议很大，很多人将其上升到政治层面。其实，这是没有必要的。从产业链的角度来说，中国同样是毫米波产业链的重要参与者和受益者。没有必要对一项技术进行排斥。

毫米波作为一项移动通信技术，其实没有大家想象得那么不堪。速率和覆盖是天平的两端，在不同的场景，各自有各自的优势。毫米波的技术优势就是大容量、大带宽、低时延和精准定位。

冬奥会8K直播、VR/AR直播，是毫米波展示自我的一个机会。如果毫米波在冬奥会现场表现出色，不排除会加速毫米波在国内的测试进展，并进一步影响毫米波发展政策，包括商用频谱的划分。

看点3：R16的商用

2020年3GPP R16标准就冻结了，但真正技术落地，是2022年。R16的芯片、终端，2022年批量上市。所以，今年我们需要关注一下R16到底会给5G现网带来什么样的影响。R16的性能指标，是否会带来显著的体验升级。

与此同时，我们往前看，关注R17冻结，R18启动。5G-Advanced转眼间就来了，到底有什么新花样，我们需要好好研究。RedCap也是值得关注的一个技术，作为青春版的5G，它是否会对NB-IoT等物联网技术造成影响？

目前这个时代，通信技术发展就是唯3GPP马首是瞻。3GPP Rxx的走向，就是通信技术的发展方向。紧跟Rxx，大概率不会走错路。但是，3GPP的一统天下，扼杀了通信技术的创新，形成了巨头对技术的专利垄断，新兴企业“造反”的难度越来越大，新型通信技术出现的概率越来越低。这是值得我们思考的一个问题。

看点4： 芯片和模组的价格走势

2021年到处都在“缺芯”，这个局面2022年很可能还会持续。

在这个大背景下，通信泛终端芯片的价格，没有如大家预期的明显下降。尤其是5G芯片的价格，仍然很贵。

一方面数字化转型加速，物联网应用爆发，另一方面芯片和模组的价格下不来，这是有问题的。

几个芯片厂商里面，华为因为被制裁，现在退而求其次，追求较低制程（28nm）的芯片的稳定供货。这种制程，虽然5G手机终端不够用，但至少能保证基站、数通、光通信主设备的需求。

另一家国内厂商紫光展锐，经过多年积累，已经陆续开始输出产品成果。展锐不像华为，他们没有自己的终端。从长期角度来看，国内产业链应该加大扶持力度，让更多的终端企业用一下展锐，有人用才会变得更好，保护好这个独苗。展锐自己也要小心被盯上，时间还是很紧迫的。

2022年，国内芯片模组的出货量只会越来越大，Cat.1、NB-IoT都有很大的增长潜力。2G、3G加速退网，物联网市场份额会有一个大的洗牌。成本决定了洗牌后的市场格局。

同样面临成本问题的，还有高速光模块。

传输骨干网方面，绕不开的话题就是400G。400G，说来说去就是成本和价格。

骨干网的容量扩增没有停止脚步，云计算刺激下的数据中心数量增长，也是越来越快。这些都对高速光模块有强烈的需求。2026年，全球光模块市场规模预计将达到145亿美元。

与此相对应的是，高速光模块的价格，和5G芯片的价格一样，下降缓慢。当年1G、10G光模块价格飞速下降的局面，不复存在。

全球经济的整体形势，决定了资源价格的上涨，也决定最终产品价格的上涨。价格上涨，就意味着运营商CAPEX的居高不下。最终，成本还是会转嫁到用户身上。

这一轮行情下来，到底谁会受益，谁会受罪，只能让时间告诉我们答案。

看点5： 千兆光接入和F5G

国内光接入基础设施的发展，极为迅速。十余年的时间，我们一路从1M到8M，10M、20M、50M、100M、200M、500M。如今，很多家庭已经迈入了千兆（1000M）时代。

在千兆快速普及的同时，运营商已经在致力于推动50G-PON的标准推进。

50G-PON带来的用户端接入速度，是5Gbps。其实，站在用户需求的角度，和5G一样，人们也不知道这么高的网速，除了资费的增长之外，到底能给我们带来什么？

能用到这么高网速的，只有VR/AR和未来的全息视频。从目前国内民众对元宇宙的反感来看，沉浸式的数字世界体验，还有很长的路要走。家庭网速的标准带宽，估计200Mbps是一个门槛，再高的话，用户体验没有太大区别。

除了家庭宽带接入之外，企业商用办公光纤接入的需求，应引起运营商的充分重视。

商用光接入的成本太高，上行速率太低，没有外网IP，都是痛点。

在企业上云的大背景下，用户对解决这些痛点的需求，逐渐超过了对单纯下载速率的需求。运营商是否可以放弃一些利益，给用户带来更多的方便和体验升级？

看点6： 车联网

2021年，受整个新能源 汽车 发展的影响，人们对车给予了很大的关注。

爱屋及乌，车联网、自动驾驶、无人驾驶，也被公众和资本重点关注。华为、小米相继杀入这个领域，更是刺激了关注的进一步升级。

其实，从技术的角度来看，车联网尤其是车路协同，取得的进展并不算是特别显著。

车联网需要进行的投入很大，在技术没有完全成熟的情况下，进行广泛建设的可能性很小。大部分地方，都还是以示范区小规模试验为主。

现在行业也意识到这个问题，所以，开始提“封闭或半封闭”环境的车联网。

说白了，就是园区内部的无人驾驶和车路协同。对于城市规模和公共高速的车联网，可能还需要一些时间。

我觉得这个思路是对的，在封闭或半封闭做好试验，再进行规模推广，从安全角度来说更为稳妥。我个人觉得，如果可以建设更多全封闭的无人驾驶高速公路，相信也会对技术的验证和成熟有更大帮助。

看点7： 频谱政策

2022年，一拖再拖的广电5G将正式迎来放号。以广电的能力，即便放号，也不会对现有的市场份额造成影响。值得关注的是，移动借助700M，是否会进一步对电信和联通的竞争优势。

700M广电移动合作，最大的受益者是移动。

电信和联通对频谱进一步共享的诉求，一直没有停止。两家运营商对700M垂涎已久，始终在争取政策上的支持。

从宏观来说，频谱资源共享对电信和联通是有利的。中国移动的实力比中国联通和电信加起来都强，基站数量也是最多的。进一步共享的话，会刺激市场竞争，对市场份额最大的运营商形成压力。

除了700M之外，高频频段（尤其是毫米波频段）的分配，将是运营商争夺的重点。频谱共享政策，最有可能影响国内的市场格局。

看点8：小基站

5G宏站建设已经到了一个门槛，2022年开始，5G会重点进行室内基站的建设。

这就意味着，小基站的市场机会逐渐显现。

说到小基站，大家一直都在关注的Open RAN，到底能有多少市场？目前，全球Open RAN基站的发展，谈不上好，也谈不上坏。用的运营商还是不多。主流运营商基本上以观望为主。

中国作为全球最大的移动通信市场，对Open RAN的态度直接决定了Open RAN的命运。我个人觉得，Open RAN大规模用于公共移动通信市场的条件还是不太成熟，尤其是对于中国的运营商来说，运维责任等方面太难界定了，能耗方面也不是很放心。估计会小范围试用，或者在专网进行试用，然后再决定下一步是否批量使用。

有消息称，小基站的集采将会在上半年举行。不知道谁会在这个大蛋糕中受益。

看点9：安全

2021年，全球通信网络并不太平。

6月份，全美网络故障；10月份，FACEBOOK遭遇史上最严重的断网；11月份，甘肃某运营商大规模网络故障；近期，西安一码通的频繁宕机……这些都在时刻提醒我们，网络安全稳定，我们还面临极大的威胁，有很多工作要走。

技术在飞速进步，但网络并没有大家想得那么坚不可摧。

2022年，我们将迎来奥运会、二十大等重要事件，网络的安全稳定极为重要。通信网络一直在强调“原生安全”，感觉离得还是有点遥远。

希望今年网络能够少出事、不出事，大家平平安安，少一些通信人背锅。

看点10：新技术

通信技术基础理论无法突破的局面，2022年不会有改变。

在6G到来之前，无线空口不会有太大的变化。超表面技术和太赫兹技术，都需要好几年的时间才会发展成熟。

新技术的话，值得重点关注的是低轨大带宽卫星通信、AI与传统通信的融合。

低轨大带宽卫星通信这几年很火，带头就是马斯克的星链。我们不可能用星链，所以一定会发展自己的低轨卫星通信系统。

目前，中国卫通等国家队在这方面进展迅速，覆盖范围逐渐从民航航线，扩展到一带一路和航海主要航线。

国内民营卫星企业的发展阻力很大。卫星这个东西对技术和资金要求太高，一般的企业玩不起，也容易玩死。

卫星是地面通信系统的有效补充。平时可能看不出来，一旦有事，重要性就显现出来了。发展卫星通信，形成于地面5G的有效结合，最终促成空天一体化，是一件值得做的事情。

再说说AI。

AI与传统通信的融合，重点在于性能挖潜、智能运维和降能耗。

性能挖潜，其实就是借助AI赋能无线算法，例如高阶调制，或者Massive MIMO波束跟踪。这块难度还是比较大的。

智能运维。目前通信网络过于复杂，传统人工维护的方式不可持续。在特定场景下适当引入AI，将有效降低网络的运维工作量和难度。

我们距离全智能自治网络还有很大距离，但场景的智能化，已经看到了不少曙光。

能效是能够直接带来经济收益的，也符合国家战略，相信会是AI落地最主要的领域。

最后值得一提的是算力网络。

今年，运营商越来越关注算力网络。其实，算力网络就是云网融合的延伸。云和网之间的边界越来越模糊，算力和联接力最终都是合为一体。

作为传统通信领域的从业者，面对这个大势，要有自己的认知。

始终围绕着传统网络转，最终是死路一条。趁着现在联接力还是一些话语权，应该趁机渗透算力领域，在包括边缘计算等方向寻找新的商业机会，将自己转型为算力算法工程师，企业则转型为算力企业。

运营商高层看得还是比较清楚的，想方设法在摆脱管道的定位，积极谋求成为数字基础设施提供商，兼方案提供商、内容提供商。运营商大力建设的IDC，还有行业数字化解决方案，就是为了在toB领域成为企业数字化的合作伙伴，避免被设备商架空。

好了，以上就是小枣君对2022年通信行业10大看点的点评。个人意见和看法，不一定准确，欢迎大家拍砖！

说实话，2022年，最大的关注点还是在于疫情。希望疫情能够尽快结束，整个世界恢复到正常的轨道。我们的人生已经被偷走了两年，实在是不想再被偷走一年了。

对吧？

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