第四代Inmarsat系统的应用及新一代卫星系统简介

郭春启

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

1 广电行业面临应急新闻传送的需求

伴随互联网微信、微博等各种社交网络的普遍应用，几乎所有的突发事件都会迅速传播。由于突发事件可能造成重大人员伤亡、财产损失、生态环境破坏和严重社会危害，并成为危及公共安全的紧急事件，因此对媒体而言，突发新闻报导既是媒体应承担的责任和义务，同时也体现出媒体自身的影响力和对新闻的掌控力。

目前，广电行业普遍使用卫星新闻采集车（SNG）和便携式系统（Flyaway），并结合微波设备作为突发事件新闻报导的传输系统。该系统将卫星链路作为传输通道，将摄像机在现场采集到的视频及音频信号，通过微波设备，实现一定距离的无线传输到卫星设备（SNG/Flyaway），再通过编、解码及调制后，通过卫星信道传送回总部并进入总部的信号处理系统，依据节目制作需求进行直播或录播。伴随卫星通信技术的迅速发展，特别是卫星终端设备在数字化、集成化、小型化有了长足的进步，可以实现在卫星信号的覆盖区域内通过卫星实现在两点和多点间高清、实时传送的需求，满足行业播出要求。但作为一个专业系统，相对而言，依然构成复杂，体积和重量较大，需要外接供电设备，并需要专业工程师操作。这些因素降低了其整体的机动性，同时对使用环境的要求较高，从而无法满足突发应急报道要求第一时间到达和对现场工作环境要求尽量低的需求[1-2]。

随着地面移动通信技术的飞跃发展，3G/4G移动系统在推出后得到了迅速的发展和普及，特别是各种应用层出不穷，在广电领域也有了巨大的发展空间。特别是针对3G/4G的上行信号速率相对2G时代有了大幅的提升，通过实现多张SIM卡捆绑技术，实现了信号传输速率的有效增长，并在此技术基础上实现了视音频信号直播。目前，该技术已经在很多媒体机构应用于日常的新闻报道。但是在实际应用中，由于3G/4G网络属于公众通信网，也就是Internet的延伸，在很多突发事件现场等热点区域，常常出现很多人员都在上网发送视频、照片、浏览网页等现象，大量占用网络资源，造成数据拥塞，而3G/4G的技术体制中并没有保障带宽技术的应用，其结果就是直接导致采用3G捆绑技术的新闻直播的视音频画面出现大量马赛克、拖尾、画面卡顿等事故。

因此广电行业对应急事件的新闻报道提出了更高的要求，如何实现在各种复杂环境下，第一时间完成新闻报道是广电行业一直致力解决的问题。第四代海事卫星的卫星终端，其天线尺寸仅为A4纸张大小，重量仅为2.8 kg，可在各种天气情况和复杂环境中使用，完全满足记者单独携带和使用要求。基于该终端的新闻传送解决方案已经在广电行业得到充分的应用。

2 第四代Inmarsat系统在广电行业的应用

2.1 Inmarsat—国际海事卫星组织

INMARSAT是1979年由89个国家发起的国际海事卫星组织，是国际海事组织（IMO）指定海上遇险安全呼救的唯一通信系统，其系统稳定性高达99.99%。作为全球移动卫星通信网络的领跑者，不仅承担了船舶遇险呼救系统，并作为国际民航组织（ICAO）唯一的全球通信系统，要求所有跨洋区飞行的飞机必须安装Inmarsat系统。Inmarsat目前拥有13颗同步地球轨道卫星，现在主用的第四代系统有4颗卫星，其第4颗卫星于2013年8月发射，作为四代星系统的备份卫星[3-4]。

2.2 中国运营商－中国交通通信信息中心（北京船舶通信导航公司）

中国交通通信信息中心是交通运输部直属单位，简称CTTIC。1979年由国务院授权代表中国参加国际海事卫星组织的签字方和投资者，也是目前被授权经营和管理中国境内Inmarsat业务的唯一运营商。30年来，作为Inmarsat在中国的运营商，CTTIC始终引领国内的卫星前沿通信技术，拥有Inmarsat-A，B，C，M，Mini-M，M4/F，BGAN各类型标准地面关口站，直接覆盖印度洋和太平洋区，并通过国际专线和虚拟站形式覆盖全球。目前已形成终端销售与集成、登记与入网管理、账务与结算、通信服务与售后支持等完整的服务体系，同时还担负着海事遇险搜救和各种灾害救助等公益义务。

2.3 第四代Inmarsat系统

Inmarsat于2005年发布了第四代卫星通信网络 ——BGAN（Broadband Global Area Network）。BGAN系统继承了终端小巧、便于携带、操作简单（非工程师级产品）的优点，同时在系统设计上突破了以往系统基于电路交换的技术体制，其空间段依照3GPP技术体制设计，实现了强大的IP数据交换功能，是真正意义上的全球宽带卫星传输网络（覆盖南、北纬78°以内）。作为新一代移动卫星宽带系统，BGAN实现了单个信道可提供512 kbit/s的数据传输速率，并借助先进的卫星信道保障带宽技术，满足各个行业的应用需求。

Inmarsat四代星采用了先进的点波束技术，每颗卫星上有1个全球波束、19个宽点波束、193个窄点波束。先进的卫星星体技术使得地面终端的体积较第三代终端体积减少了50%。特别是Inmarsat依据多年在应急通信领域的运营经验，在四代星上创新性地实现星体通信资源的整合调配技术，可满足在热点区域卫星地面终端使用数量剧增的通信需求，并在汶川地震、海地地震、日本海啸等多次重大事件中得到了应用。

2.4 在广电行业的应用

1）电视台整体解决方案

电视台整体解决方案如图1所示。

图1 电视台整体解决方案

新闻现场配置：摄像机、BGAN终端、专用编码器（Livewire）。

在方案中，专用编码器（Livewire）针对BGAN卫星网络特点采用了优化的H.264技术，可实现基于BGAN网络最佳的视频质量。经过测试对比，该技术有效改善了画面拖尾、声画不同步的现象，有效提升网络延时，特别是在图像连续性、锐利度、色彩饱和度等多个方面得到了明显改善，满足电视台对视频播出的需求。目前，中央电视台、新华社、中央气象台、上海电视台、深圳广电集团、云南电视台等新闻机构均在各种应急新闻报道中均采用该系统做视频直播。

2）海事卫星信道倍增系统—高质量视频直播解决方案

海事卫星信道倍增系统高质量视频直播解决方案如图2所示。

图2 海事卫星信道倍增系统—高质量视频直播解决方案

该方案基于OpenVPN和策略路由相结合的多信道捆绑通信系统的设计，实现在发端IP数据进行合理分流，收端IP数据进行合路的工作机制，实现了捆绑2台船载动中通后传输速率接近1 Mbit/s，极大地提高了捆绑效率和数据传输的稳定性。通过全面的系统测试和出海测试，验证了该系统的稳定性和有效性，实现了高质量的视频直播，并满足多机位大型直播的需求。中央电视台2012年蛟龙号7 000 m深潜、2013年北海舰队远洋训练、2013年蛟龙南海科学考察等多个大型新闻直播报道均采用了该方案（见图3）。

图3 方案应用实例

3）结合SNG/Flayaway，提供完整解决方案

BGAN的车载终端作为SNG的补充手段，可满足在车辆运动中新闻素材的传送和电话联系。

4）大型活动报道中大规模双向通话的解决方案

大规模双向通话的解决方案见图4。该方案整合BGAN终端和IP语音网关及台内交换机，实现了电视台小号的延伸，非常便于活动现场的导播、技术和台内多方通话，满足现场大规模电话通信的需求。

图4 大型活动报道中大规模双向通话的解决方案

3 新一代Inmarsat系统——GX系统简介

随着航运信息化的不断发展，对卫星的容量、带宽的需求越来越大。基于此，Inmarsat在2009年提出了发展下一代海事卫星系统的决定，将采用Ka波段频率，实现向大容量、高带宽方向发展，并将它定义为Global Xpress，简称GX系统。GX第一颗卫星已经于2013年12月8日成功发射，首先覆盖亚欧区域，将在2014年再发射两颗卫星，并于年底实现全球覆盖。

3.1 卫星覆盖图

GX系统将是第一个实现全球覆盖的Ka系统，其下行速率将高达50 Mbit/s，上行将达到5～7 Mbit/s。其卫星覆盖图如图5所示。

图5 卫星覆盖图（截图）

3.2 主要技术指标

1）每颗卫星89固定波速，最多同时工作72个点波速；

2）72×40 MHz 信道；

3）G/T：9 dB/k G/T@EOC；

4）EIRP：51 dBW；

5）NPR：14 dB；

6）极化：右旋极化；

7）频率带宽：上行 29.5～30.0 GHz，下行 19.7～20.2 GHz；

8）独一无二的全球宽带接入，50/5（Mbit/s）典型终端吞度量；

9）全球无缝移动宽带漫游；

10）Inmarsat标准设备，实现跨波速和跨区域衔接；

11）终端自适应调整功率；

12）6个可控点波速；

13）灵活的信道资源分配：在商业Ka波段最高至2×8×125 MHz信道，在政府Ka波段可根据需求分配；

14）极化：双极化；

15）G/T：11 dB/k；

16）EIRP：54 dBW；

17）NPR：14 dB；

18）机动调整，热点区域覆盖：随时响应全球突发事件，服务高增长的市场（媒体、能源、航空等）；

19）同全球波速具备互用性。

3.3 终端发展情况

Inmarsat GX终端将涵盖海、陆、空三个领域，所有终端厂商需经过Inmarsat严格认证。以陆用终端为例，目前已经有了如图6所示的产品。同时，终端厂商正在发展更加小型化的终端，并预计在2015年发布平板天线。

图6 终端发展情况（截图）

4 结束语

作为SNG的补充和延伸，Inmarsat第四代BGAN系统为新闻媒体提供了全新的传送方式。该系统工作在L波段，在任何天气，无论是暴雨、暴雪等恶劣环境下都能使用，在业内称呼这个波段为“黄金频率”。相比而言，Inmarsat下一代卫星系统GX系统工作在Ka频率，提供大容量、高带宽传输信道，将满足行业高清直播需求。GX系统将和第四代BGAN系统长期并存，形成了互为备份的系统，它们将共同为行业提供完善的解决方案。

[1] 姜春生.现场实况节目传输技术方案一例[J].现代电视技术，2013（6）：136-138.

[2] 王丽娜.高清DSNG新闻采访卫星车系统集成[J].电视技术，2012，36（12）：59-61.

[3] 侯利军.海事卫星系统在现代新闻报道中的应用[J].广播与电视技术，2010（6）：66-68.

[4] 郭春启，宋智军.宽带海事卫星在突发新闻报道中的应用[J].现代电视技术，2009（12）：88-91.