卫星电视直播的发展态势(卢英锁)
【提要】本文介绍了卫星电视直播的发展过程,通过与有线电视的比较,体现出了卫星
电视直播的优势所在,同时阐述了目前可以用于卫星电视直播息诺一号卫星和中星八号
卫星的总体性能。
【关键词】卫星电视直播 数字压缩 有线电视 转发器
1概述
90年代初以来,卫星电视直播、卫星移动通信和卫星数字音频广播业务首先在美国
取得技术突破,并迅速步入产业化和商业化轨道,形成由3个新的经济增长点组成的新兴
产业。目前这三项卫星通信业务正向全球迅速扩展,其中卫星电视直播产业的发展势头
最为迅猛。
目前,卫星电视广播采用了三种方式:一是通过普通的通信卫星将模拟或数字电视
信号转发到本地电视台、有线电视网或集体接收站进入千家万户;二是采用模拟技术,
使用大功率电视直播卫星直接向家庭广播电视信号,由于这种电视信号未经数字压缩处
理,每个转发器只能直播一路电视节目信号,每颗卫星一般只能直播几路电视节目;三
是采用Ku频段数字视频压缩卫星电视直播。每个卫星转发器可向装有约为0.5~0.8m左右
的小口径卫星接收天线的家庭直播5~8路电视节目,一颗卫星可以直播100多路电视信号。
这种业务亦称数字卫星电视直播。
我国所在的第三区,Ku波段的下行频率有两段:一段为卫星固定业务频段(FSS),
其范围从12.2GHZ~12.75GHZ,另一段为卫星广播业务频段(BSS),其范围为11.7GHZ~
12.2GHZ。
2卫星电视直播的三个发展阶段
第一阶段从1978年开始,是试验阶段。自那时起日本先后发射了BS-2和BS-3系列
七颗直播卫星。其中BS-3b和BS-3N发射成功;BS-2X、BS-3H发射失败;BS-2a和BS
-2b两颗卫星的三个在轨转发器中,分别损坏了2个和1个;BS-3b是太阳能电池,容量
损失近1/4。试验阶段非常艰难,但仍然取得了Ku频段卫星电视直播技术方面的经验。
第二阶段从1988年开始,是试用阶段。80年代末,美国和欧洲尝试开展直播卫星
业务,且大都采用卫星固定业务频段(FSS)用于卫星电视直播。这些尝试并未取得商
业上的成功,主要原因在于:
(1)发射运载能力的限制。运载火箭只能将小容量的卫星送入地球同步轨道,每
颗卫星的转发器数量少,同时每个转发器射频功率低;
(2)采用模拟传送技术,每个转发器只能传输一个频道的电视节目。
第三阶段从1995年开始,是新发展阶段。80年代末90年代初,有关技术取得了长足
的进步,为开展卫星电视直播创造了条件:
(1)由于有线电视的发展,伴随而来产生了丰富的电视节目源;
(2)大功率长寿命的卫星研制成功,不但使每个转发器功率增大,而且使每颗卫
星容纳的转发器数量增多,使每个转发器的成本下降,同时目前推力巨大的运载火箭也
能将这样大容量的卫星发射至地球同步轨道;
(3)数字压缩技术应用后,卫星电视直播的质量有了显著的提高,并且每个频道
节目的传输成本下降。
技术的日趋成熟,使得卫星电视直播业务进入了商业化阶段。以生产商用通信卫星
著称于世的休斯公司,1993年12月抢先开发并组建了采用数字压缩技术的商用电视直播
卫星系统,通过多渠道集资方式成立直播公司经营该卫星系统。短短几年时间,该公司
已经占据美国和加拿大卫星电视直播市场的最大份额(用户数超过350万户),并进入
墨西哥、拉美和日本市场。与此同时,休斯电子公司又在世界上抢先开发出能与个人计
算机(PC)互联的DirecPC接收系统。PC机用户利用卫星电视直播的小口径接收天线,
可以高速下载互联网上的大量信息,为互联网拥挤不堪的地面线路另辟了一条高速的空
中下载通道,也为卫星电视直播系统向Ka频段,宽带、高速、多媒体卫星网络系统的发
展,展现了美好的前景。在休斯公司开拓卫星电视直播市场取得成功之后,美国、日本
和欧洲的许多大公司也争先恐后地进入卫星电视直播、卫星移动通信、卫星数字音频广
播和多媒体卫星通信市场。目前,已投入使用的卫星电视直播系统主要有日本BS卫星系
统、英国OPTUS卫星系统、法国的TDF卫星电视直播系统、德国的TV-SAT系统以及美国
的USDBS等十几个系统,覆盖了欧洲、日本、北美等国家和地区。仅美国而言,由于采
用了数字压缩技术,一个转发器能够传输5~8套(平均)电视节目上。比如近几年发射
的USDBS、ECHO等卫星,卫星装有16/32个转发器,如果每个转发器可传5~8路电视节
目,那么一颗卫星将可以传送大约140/280套电视节目。目前,我国周边国家,如日本、
韩国、泰国等国家,以及台湾等地区都已经发射并开始运营卫星电视直播业务。据不完
全统计,1998年有线电视、数字直接到户(DTH)和因特网的用户已有了不同的发展。
表1给出了相应的统计数据。2000年前后,全世界已经和将要建立的卫星电视直播系统
在北美有4~5个,在拉美有2~3个,在欧洲有4~5个,在亚洲或我国周边国家或地区有
9~10个(包括韩国、印尼、马来西亚和印度等国的非专用卫星电视直播系统)。这些
卫星系统都能向家庭直播几十至100多个频道的电视节目,使用的卫星接收天线口径大
多在0.45-0.8m之间。
国家(地区) | 电视家庭用户 | 有线电视家庭订户 | DTH用户 | 因特网家庭用户 |
加拿大 | 10.8 | 8.21 | 0.32 | 4.5 |
美国 | 100 | 65.1 | 8.6 | 26.5 |
奥地利 | 3.4 | 1.1 | 1.32 | 0.39 |
比利时 | 3.93 | 3.7 | 0.28 | 0.5 |
丹麦 | 2.1 | 1.37 | 0.05 | 0.67 |
芬兰 | 2.09 | 0.82 | 0.04 | 0.66 |
法国 | 21.8 | 2.47 | 1.55 | 1.73 |
德国 | 33.8 | 17.9 | 2.17 | 5.31 |
希腊 | 3.54 | 0.02 | 0 | 0.12 |
匈牙利 | 3.82 | 1.58 | 0 | 0.26 |
爱尔兰 | 1.02 | 0.55 | 0.02 | 0.15 |
意大利 | 16.5 | 0.05 | 0.29 | 1.62 |
卢森堡 | 0.15 | 0.14 | 0 | 0 |
荷兰 | 6.11 | 6.05 | 0.1 | 1.42 |
挪威 | 1.76 | 0.7 | 0.06 | 0.57 |
波兰 | 12.7 | 2.96 | 0.26 | 0.4 |
葡萄牙 | 3.13 | 0.5 | 0 | 0 |
俄罗斯 | 45.9 | 5.4 | 0.15 | 0.42 |
西班牙 | 12.15 | 0.09 | 0.87 | 0.85 |
瑞典 | 3.74 | 1.93 | 0.31 | 0.97 |
瑞士 | 2.72 | 2.52 | 0.01 | 0.67 |
土耳其 | 9 | 0.63 | 0.27 | 0 |
英国 | 23.13 | 2.5 | 4.37 | 5.35 |
乌克兰 | 16.9 | 0.59 | 0.01 | 0 |
澳大利亚 | 6.7 | 0.45 | 0.27 | 0.71 |
中国 | 295 | 75 | 0 | 0.29 |
香港特区 | 1.9 | 0.43 | 0 | 0.49 |
印度 | 58 | 21.6 | 0 | 0.54 |
印度尼西亚 | 26 | 0 | 0.03 | 0.1 |
日本 | 42.5 | 6.7 | 8.68 | 6.05 |
韩国 | 12.5 | 2.1 | 0 | 1.76 |
马来西亚 | 3.3 | 0.12 | 0.2 | 0.15 |
新西兰 | 1.2 | 0.32 | 0 | 0.18 |
菲律宾 | 8.5 | 0.8 | 0 | |
新加坡 | 0.85 | 0.12 | 0 | 0.31 |
台湾地区 | 6.2 | 4.6 | 0 | 1.02 |
泰国 | 15.44 | 0.28 | 0.05 | 0.17 |
巴林 | 0.095 | 0.004 | ── | ── |
科威特 | 0.23 | 0.001 | 0.01 | ── |
黎巴嫩 | 0.65 | ── | 0.019 | ── |
阿曼 | 0.283 | ── | 0.005 | ── |
沙特阿拉伯 | 2.9 | ── | 0.05 | ── |
阿联酋 | 0.384 | 0.003 | 0.02 | ── |
阿根廷 | 8.66 | 5.71 | 0.05 | 0.16 |
巴西 | 34 | 2.42 | 0.52 | 0.83 |
智利 | 3.05 | 0.88 | 0.04 | 0.05 |
哥伦比亚 | 7.64 | 0.42 | 0.07 | 0.03 |
墨西哥 | 16 | 2.5 | 0.2 | 0.2 |
秘鲁 | 2.8 | 0.38 | 0.2 | 0.1 |
委内瑞拉 | 4.03 | 0.38 | 0.12 | 0.08 |
合计 | 899.002 | 252.098 | 31.584 | 66.38 |
我国多年来卫星电视广播的实践,客观上为卫星电视直播进行了技术和人才上的准
备。到目前为止,基本上省级电视节目均己上星播出。我国自己的数字卫星接收机已开
发研制成功,且成本低于国际同类产品的价格,这一切为我国发展直播卫星系统打下了
坚实的基础,为进入普通家庭铺平了道路。
3卫星电视直播与有线电视竞争的优势
一方面,中国地域辽阔,海岛、山区和少数民族地区占国土面积的70%,人口众多
值分布不均,有线电视网不发达,许多边远山区还存在看不到电视的难题。卫星电视直
播的最大优势是:只用一颗卫星就可以有100多个电视频道覆盖我国全部陆地和领海,
彻底解决15%电视人口覆盖盲区;也可以解决目前普遍存在的电视频道少、电视收视质
量差、看不到电影、学校教学质量差等诸多难题。这对于目前我国实现“村村通广播电
视”最有利。只需一颗直播卫星,就可实现。在城市地区,卫星数字电视直播也可以用
于增加教育电视频道,为解决当前几千万下岗职工的再培训和继续教育问题提供有效手
段。
另一方面,表现在投资省:建设一个卫星地球上行站仅需投资二三千万元,而有线
电视网络要达到同样的功能至少需要几十倍、几百倍的投资;建设速度快:卫星电视直
播网络的建设速度取决于地球站建设和卫星发射的进度,一般只需1~2年的时间,是
有线电视网络无法比拟的高速度;可靠性高:卫星电视喜播只要很少几个环节(如地球
枯、卫星和空间等)的影响;维护工作量小:由于卫星电视直播中间环节少,不存在有
线网络的中继、放大等问题,可节省大量人力物力;信号质量高:由于卫星电视直播中
间环节少,信号失真小,图像、伴音质量高。尤其采用数字压缩技术后,信号质量更不
受卫星通道的影响;抗自然灾害能力强:我国有不少地震区、水灾区、沿海台风频繁地
区,光缆、电缆网络易受自然灾害的侵袭,而卫星电视直播几乎不受自然灾害的影响;
频谱利用率高,运行成本低:由于数字压缩技术的成熟和高效调制方式的使用,原来可
传一套模拟电视的卫星转发器,现在可传5~8套数字广播电视节目,大大提高了频谱资
源的利用率,一颗亘播卫星可容纳100会以上的数字广播电视节目。相对来说,平均每
套节目的运行成本大大降低了;接收系统成本低:采用Ku频段卫星直播,接收天线口径
小,加之数字卫星接收机的国产化,卫星接收机价格低廉,大约相当于一台彩色电视机
的价钱。在目前,接收天线、高频头加上数字卫星接收机也就相当于两台电视机的价钱。
因此,中国是最适合发展卫星电视直播的国家,又是世界上少数几个拥有如此巨大市场
潜力的国家之一。卫星电视直播也是解决上述各种难题的最快捷、最经济的途径。
4几颗可以用于我国卫星电视直播的卫星
(1)鑫诺一号卫星。从1999年1月1日起,中国中央电视台8套节目已正式在定点于
东经110.5度的鑫诺一号通信卫星上播出。1999年10月1日起,又将各省、自治区、直辖
市的节目送上了鑫诺卫星。鑫诺一号卫星为实现广播电视“村村通”的宏伟计划提供了
平台,为尽快解决全国15%的广播电视节目接收富村、盲乡问题,让所有的山区农村、
尤其是边远乡村都能收看到高质量的电视节目创造了条件,使党中央的声音能够尽快、
尽早地直接与广大群众见面;使全国所有的乡村都可以享受到改革开放和高科技所带来
的成果。国家广播电影电视总局已投放大量0.6m、0.75m和少量1m的电视单收站,用于盲
乡、盲村接收中央电视台和各省的电视节目。
(2)中星八号卫星。该卫星是新一代地球同步轨道通信卫星,目前已制造完成,预
定由中国长征三号乙运载火箭发射。
中星八号采用双组元推进系统,带有近3吨燃料,以确保15年以上的服务寿命;卫星
总功率超过10kW,可以从容地支持星上5个大功率转发器。中星八号卫星将要定点于东经
115.5度,星上有52个转发器,包括:C频段36个,占用800MHZ带宽; Ku频段转发器16个,
占用750MHZ带宽。星上采用了C-KU互联技术,2个C频段和2个Ku频段72MHz带宽转发器可以
在星上完成链接,提供给用户一种全新的地面组网方式。表2给出了中星八号卫星的总体
性能指标。
卫星平台 | FS-1300 | ||
设计寿命 | >=15年 | ||
轨道位置 | 115.5°E | ||
定点保持精度 | ±0.05°(东西南北向) | ||
卫星总功率(W) | 10000 | ||
转发器数 | C频度 | 34个36MHz | |
2个72MHz(50:36备份) | |||
Ku频段 | 10个36MHz(26:16备份) | ||
6个72MHz(其中包括2对72MHzC-Ku双向互联转发器) | |||
转发器功率(W) | C频段 | 37TWTA | |
Ku频段 | 125TWTA | ||
卫星EIRP(dBW) | C频段 | >=40 | |
Ku频段 | 服务区 | >=46 | |
雨衰区 | >=54 | ||
卫星G/T(dB/K) | C频段 | -1 | |
Ku频段 | -2∼-6 | ||
卫星PFD(dBW/m²) | -74∼-96 | ||
增益调节范围(dB) | 22(步长为1) | ||
极化隔离度(dB) | >=33 | ||
信标频率(MHz) | C频段 | 水平极化 | 4198.5 |
垂直极化 | 3630 | ||
Ku频段 | 水平极化 | 11698 | |
垂直极化 | 12254 |
6结束语
卫星电视直播产业已经在全球和我国周边国家形成发展热点,它在21世纪将会成为
宽带、高速、多媒体的太空互联网络——全球信息高速公路的重要组成部分。面对当前
中国的国情和我国面临的诸多难题,面对全球“网络经济”和“知识经济”的前景,无
论是从现在还是未来的视角看问题,卫星电视直播产业都将是满足我国人民日益增长的
文化教育需求和推动中国经济可持续发展、实施“科教兴国”战略的重大举措。不过卫
星电视直播也有不足之处,比如:
(1)Ku频段存在雨衰,即要雨、雪天气的干扰,这可通过适当加大天线等办法加以
解决;(2)在城市地区受高层建筑及居住场地条件的限制,居民接收卫星电视直播节目
将会受到一定的影响;(3)难以做到节目本地化;(4)无法进行交互式业务。
卫星电视直播的不足恰好是有线电视的优势所在。有线电视用户只需交纳少量收视
费即可收到大量节目,还有丰富多彩的地方特色节目。随着技术的进步和网络的互联与
改造,还可提供交互式业务,如视频点播、计算机联网、电视会议、远程教学与远程医
疗诊断等等。