卫星多播网:未来因特网的基石

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黄锐

  中美海底光缆阻断后,2000万中国因特网用户无法访问北美地区网站!此事向世人昭示着两个信息:一是人们对因特网的需求及依赖已达到分秒不能间断的程度;二是当前因特网服务需要一个多路由、多传输手段、超安全备份的网络来支撑。因此,当前无论是网民还是经营者都有必要思考一个问题——当有线网络阻断后,谁能为因特网保驾护航?


  有关专家指出,中美海缆阻断事故显示出因特网的脆弱,建立因特网的安全保障和应急补救机制刻不容缓。目前,利用先进的卫星通信技术和网络技术构建的空中因特网,正以其独特的优势,在未来的因特网规划和建设中扮演着越来越重要的角色。


  传统的地面因特网是以点对点通信为基础构建的,网络拓扑结构、网络传输设施、网络节点设备等,无不体现着这一设计理念,而因特网上传统的应用如WWW、FTP、Telnet、E-mail等,也都是基于点对点通信的。随着因特网的迅猛发展,网上传输的数据量不断增多,人们对信息的需求更加多样化,这种通信方式的局限性也在不断地体现出来。


  传统的地面因特网,对于各个网络节点之间的通信线路要求都很高,任何一条线路的故障,都会影响整个网络的运行,虽然网络拓扑结构的冗余设计可以降低某一条线路故障所带来的不利影响,但不能从根本上解决问题。


  同时,Internet上的信息传输并不都是点对点方式的,相当数量的信息是从一个源发给多个接收者的,我们称之为信息广播(Broadcast)或多播(Multicast),这些信息如果利用点对点网络来传输,就会极大地浪费网络资源,降低网络的使用效率。目前的因特网骨干网的带宽,还远远不能满足声音和图像的大规模传输需求,随着越来越多的人使用因特网,网络传输速度缓慢的问题越来越严重,最近网络实时播送声音与图像的活动,如Victoria's
Secret Webcast,就因为同时上网人数太多,效果大受影响。


  针对这种需求,目前在北美,一种新的因特网骨干网——“Mbone”(多播骨干网)正在悄然兴起,这种网络是以卫星等广播信道为基础,通过信息广播或多播的方式,廉价地实现因特网信息从一点到多点的分发,同时减轻地面骨干网的带宽压力。致力于这一领域的公司包括SkyCache、Edgix和iBeam
Broadcasting等,正如SkyCache公司CEO Doug Humphrey所说:“全世界正设法勉强将Internet当作广播媒体,但现有的网络基础设施不敷使用。你无法用蛮力逼它就范。”


  在国内,中国卫星通信的龙头企业——中国通信广播卫星公司(中广卫),正凭借着其在卫星空间段资源、卫星通信技术、网络通信技术方面的雄厚实力,构建着符合中国国情的多播骨干网。中广卫公司斥资数亿元人民币,以建设宽带卫星因特网接入系统和IP
over DVB系统为基础,通过对这些系统的自主改造和二次开发,于日前正式推出了“中星在线”卫星宽带多播网,填补了国内在这一领域内的空白。


  “中星在线”卫星宽带多播网是中国卫星通信集团互联网(CSNET)的重要组成部分,它与CSNET的地面光缆骨干网、宽带城域网和数据中心相结合,通过旁路目前在点对点结构因特网上传输的大量点到多点信息,优化网络结构,提高网络运行效率,降低网络运行成本,同时,该网络还可以利用卫星信道的带宽资源,实现用户端最后一公里(Last
Mile)的宽带改造,“中星在线”平台的推出,可望在五个方面的应用上发挥重要作用。


  一、 多播骨干网


  几乎从Internet诞生之日起,卫星通信就成为Internet传输领域中一种不可或缺的手段,大致说来,卫星通信在Internet上的应用经历了三个阶段:


  1. 传输骨干网:在Internet发展初期,地面光缆网很不发达,卫星通信以其通达距离远、建设周期短、成本相对低廉的优势迅速占领了相当一部分远程传输的市场,虽然光缆网的建设正在逐步替代卫星线路的使用,但目前国际间的Internet数据传输还是有很大一部分是由卫星来承担的。


  2. 接入网:从二十世纪90年代中期美国休斯公司第一次提出卫星宽带的概念开始,卫星宽带接入以其覆盖面广、不受地域限制、信道利用率高、宽带到户等优势被各方看好,特别是对于中国这样幅员辽阔、地理条件复杂、电信基础设施相对薄弱的国家,卫星宽带接入是现阶段大多数地区一个很好的选择。


  3. 多播骨干网:卫星通信的真正优势是广播特性和无缝覆盖,这一点是地面网络再怎样发达也无法替代的,广播特性带来信息发布的成本优势,无缝覆盖确保了信息受众的普遍性。在Internet高速发展的今天,信息传输需求的增长速度远远超过了带宽的增长速度,正因为如此,从2000年开始,北美陆续出现了数家利用卫星信道构建多播骨干网的公司,目前这一市场正在迅速扩大,业已成为卫星Internet应用中最具活力的部分。


  随着宽带的需求不停地增长,对于Internet的挑战是如何跟上需求和期望值增长的脚步,这不仅仅是一个带宽问题——而是一个基础设施问题,比如对于Internet上所有的数字内容、图像和声音被拆分为以字节为计量的包,经过一系列的路由器送到离用户最近的ISP,但是,因为基础设施的问题,数字的和音频的包被经常性地在传输过程中丢失和损坏,造成声音和图像质量的降低,经常,相同的内容在点到点之间传输数次,来保证所有包的正确接收。


  在没有卫星多播网的情况下,今天通过地面网络对宽带内容的发送,将穿越Internet上复杂而拥挤的路由,同时,内容提供商、集成商、分发商还面临着将内容分发到很多服务器地点的不断增长的费用,而新的应用如远程教育、网上交易等是大数据量的点对多点数据与相对较少的点对点数据传输的结合,而目前主要以点对点构架为基础的Internet,在传输点对多点数据方面存在着传输费用高、传输质量差、容易引起网络拥塞等诸多毛病。未来的Internet,必将是基于点对点模式的地面网络和基于点对多点模式的卫星网络相结合的产物。


  目前在中国,多播骨干网还是一个全新的概念,要想让这种网络模式为国人所接受,并真正得以推广和应用,亟需象中国通信广播卫星公司这样同时具有卫星资源和地面网络资源的大公司介入。作为中国最大的专业卫星公司和国内六家互联网骨干网运营商之一,中广卫公司率先进入这一领域,并投入了大量的资金和人才,经过半年多的建设和开发,目前中广卫公司已经可以通过“中星在线”平台以及即将建成的多播网数据中心(MDC,Mbone
Data Center),为ICP和ISP提供信息多播及缓存服务。


  中广卫公司的研发中心通过与国内著名的软件开发商合作,开发出具有自主知识产权的多播网软件平台,实现了信息的抓取、整合、调度、播发、接收、鉴权和缓存等系列工作的自动完成。通过绕开拥塞的地面网络,中广卫公司确保了一个高速、可靠和有效的内容传输方案,利用“中星在线”平台和技术,内容提供商能够为其最终用户提供最高质量的服务。


  内容提供商可以选择将主机托管在MDC,也可以通过卫星或地面线路在MDC做主机镜像,或者由软件系统自动到远程主机上抓取信息,对带宽敏感的网络内容将通过离地球3.6万公里的同步卫星,以高达72Mbps的速率分发到Internet的“边缘”节点——即离最终用户最近的网络节点上,用户可以通过小区局域网、ADSL、HFC等新的宽带接入手段,充分享受宽带内容和高速冲浪的乐趣。


  卫星多播网的建成必将极大地改善中国因特网的整体结构,提高现有网络的效率,降低网络运行的成本。可以预见,未来ICP的非交互式信息将大量通过该网络进行分发,实时、高效、廉价地传送到本地ISP的缓存中,用户的信息请求可以在本地得到满足,无需通过拥挤的骨干网进行传输,大大提高了服务质量,同时降低了ISP的出口带宽成本。


  二、 卫星宽带上网


  卫星多播网还可以利用卫星信道的带宽资源和“外交互式”宽带卫星接入的能力,在全国范围内实现用户端最后一公里(Last Mile)的宽带改造,在目前网络基础设施特别是宽带基础设施尚不发达的中国,卫星宽带接入不失为一种便捷而廉价的宽带接入手段。


  “中星在线”的接入用户可以不受地域限制,只需加装一套0.75m小型卫星天线和一块专用卫星接收卡,并安装相应的驱动软件,即可享用高达400Kps(十倍于传统电话Modem)的上网速度。相比起其它一些地面宽带接入方式,卫星接入具有投资少、建设快、覆盖范围广、性能价格比高的优点,特别适合没有其它宽带接入手段的边远地区和中小城市。


  中广卫公司的卫星接入网主站设立在北京上地信息产业开发区,是CSNET在北京的主结点之一,拥有独立的国际出口并与国际上几家最大的网络运营商相连,与国内其它骨干网络之间也都有互连互通的出口,显然,这将保证“中星在线”用户上网连接的速度和质量。


  三、 地面网的重要备份


  “中星在线”多播骨干网的建成还将成为地面Internet的重要备份,今后,即便发生了象中美海底光缆阻断这样的地面网故障,“中星在线”多播网也能有效地将大多数ICP的更新内容及时地分发到各地的ISP,最大限度地降低网络故障对用户带来的影响。


  四、 信息推送扶贫


  中国幅员辽阔,人口众多,经济发展水平极不均衡,发达地区和贫困地区在地面网络基础设施建设、网络人口数量、网络使用状况等方面都存在着极大的差距,广大中西部地区和农村的信息极度匮乏,已经成为阻碍当地经济发展的重要原因,而在目前的经济发展水平下,要想在全国范围内实现信息化,必然要找到一种有别于当前网络应用模式的、廉价的信息发布方法。


  卫星信道天然的广播特性,终端接收设备相对低廉的价格,使得信息发布可以廉价地通过“中星在线”平台来实现,经过筛选的信息,通过空中因特网直接推送到用户端,可以在全国范围内实现大规模的信息扶贫。


  五、 非对称信息传送


  “中星在线”平台在远程教育和金融证券等需要非对称信息传送的领域具有独特的优势。


  利用宽带的卫星广播信道,将优秀老师的课堂授课实时、流畅地传递到远程教室、培训中心或个人用户,让更多的学生参与学习,让更多的教师进行实时观摩而不妨碍正常授课;同时,学生的问题、提问回答、作业等可以通过地面线路及时地反馈到授课教师处,学生之间还可以通过BBS、聊天室等方式进行在线讨论、在线答疑,从而真正让远程教育走入家庭。


  同样,在金融证券领域,宽带的卫星下行信道可以支持大量的行情数据和新闻信息发布,用户的交易数据则通过地面线路回传,从而以低廉的代价实现一体化的网上交易平台。


  有关数据显示,“中星在线”服务正在受到普遍关注和欢迎,特别是受到中小城市和中西部地区用户的欢迎。在业务开通的短短三个月时间内,用户数已超过300个,用户涵盖了企业、政府机构、学校、网吧、住宅小区、宾馆、家庭等各行各业。同时,已有众多的ICP利用“中星在线”卫星多播网来发布信息,其中包括天网金融信息、中国经济信息网、中国新闻社、101网校等知名企业和机构,预计今年在“中星在线”卫星多播网上提供业务的ICP将达到20个。


  可以预见,卫星多播网的推出将给中国的ISP、ICP和网络用户带来了全新的网络应用模式,它所提供的高效率、高可靠性的各种新业务,必将为中国的因特网发展带来革命性的影响。


摘自《中国无线电管理》2001.9
   
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