[科普中国]-直播卫星系统

直播卫星是当今世界广播电视行业中发展最为迅速的领域之一。进入90年代后，随着数字技术的发展，直播卫星也迎来了发展的黄金期，美国和日本卫星直播的发展最具有代表性。

1993年，美国休斯公司发射了世界上第一颗数字压缩直播卫星，截止到今年6月底，用户数量达到830万户，预计到今年年底用户数可达1000万户。美国另一个卫星直播系统Echostar的用户今年6月底也超过400万户。两大系统不仅分享了美国国内市场，还把其市场扩大到了北美、亚洲等其他国家和地区，播出频道达到600多个。

在日本，商业化的卫星直播系统主要是CS通信卫星）的数字广播平台。1996年，PerfectTV开始播出，使用东经128度的JCSAT-3卫星；1998年4月，JskyB开通，使用东经124度的JCSAT-4卫星。同年5月，PerfectTV与JskyB合并为SKYPerfectTV。到今年年初，SKYPerfectTV的用户数量超过160万，播出271个频道的节目，其中电视165个频道，广播106个频道。

除了美、日、英、法等发达国家，一些发展中国家特别是我国周边的国家和地区也都在积极地发展或准备发展直播卫星。

目前，我国发展广播电视直播卫星系统从技术上说已不存在问题，作为国家广电总局向中宣部报告的“四大工程”之一，2005年开办卫星直播也得到肯定。

直播卫星（DBS）是指在ITU（国际电联）专门划分的专用频道上开展的卫星电视直播业务的广播卫星。DBS直接通过卫星提供电视节目，节目接收采用小型碟卫星天线（天线直径0.35m到06m），由于是将信号直接送到观众家里，因此直播卫星也叫直播到户DTH。ITU分配给我国有四个直播卫星轨道，即东经62度，东经92.2度、东经122度和东经134度，因为东经92.2度轨位在我国地面天线的接收仰度较高，所以对我国发展卫星直播业务最有利1。

系统构成：这里以户户通系统为例，户户通系统平台大体的构成见图1。

下面将对主要的几个系统进行介绍2：

1、信源采集系统：信源采集系统主要采集两路信号源，一是卫星信号源，二是光路信号源，见图2。两路信号源互为备份，可以加强信源的安全性，为安全播出提供有力的保障。

2、压缩系统：压缩系统主要对采集系统来的信号进行压缩编码复用处理，以便更有效的进行传输，见图3从图3可以看出，来自采集系统的SDI信号首先进入SDI视频矩阵，然后根据需要矩阵将相应的信号输出给编码器，编码器将矩阵来的SDI信号进行编码，以ASI的信号形式输出，编码器本身具有降噪和I帧级联功能，可以提高编码器的编码效率和编码质量，在充分考虑到安全与成本的基础上，编码器系统采用2∶N的形式，即多个主用两个备用，采用两台备用编码器可以提高系统的使用安全性。当某个主用编码器出现故障时，网管可以控制矩阵，将原输出给故障编码器的信号切换给两个备用编码器中的一个，同时网管也会控制复用器接收来自备用编码器的信号，而不采用故障编码器的信号，以保证该路信号的安全。复用器将来自多个编码器的ASI信号进行统计复用，合成一路ASI信号输出。复用器的统计复用功能可分析各输入节目的具体情况，按需分配，动态调整各个节目所占的带宽，以便在有限的带宽内又不影响节目质量的前提下尽可能多的传送节目，从而提高总的传输效率。ASI码流保护切换器，支持两路信号输入，选择质量好的一路，然后将其分成三路输出。该保护切换器具有码流分析功能，可以对输入的两路码流进行分析，如果某路有告警，会进行自动保护切换，同时该设备具有断电直通功能，即设备掉电后，能够将主路信号直接环通输出，这对设备的使用安全又提供了一重保障。压缩系统管理平台，即网管。采用图形化用户界面，模块式设计，与被控制的设备采用以太网接口，通过SNMP协议完成对编码器、卫星接收机、专业解码器、复用器、SDI/AES矩阵、码流切换开关等设备的参数配置、状态监视、报警纪录。

3、技术监控中心系统：该系统包括节目源信号的监看，复用码流信号的检测与监看，卫星回传信号的监看，通过对这几部分的监看，在出现故障时可以很快的定位故障点。

4、条件接收系统：采用世界先进的NDS加密技术，支持区域性的禁播（Blackout）；支持软件在线下载；支持“指纹技术”，跟踪并控制非法的盗版和发行；可以按节目、按业务分别加扰；支持根据节目的购买时间，确定按次付费节目的不同价格；支持电子货币方式的按次付费事件（TokenIPPV）；支持互动广告、互动游戏等双向应用；支持对双向互动应用的保护；支持VOD业务；支持推送VOD业务（PushVOD）。

5、业务信息制播系统：简单来说业务信息是机顶盒在解码时所需要的各种相关信息，如果没有这些信息，机顶盒是无法正常解码的。业务信息制播系统支持在每一个传输流中选择发送PAT、PMT、CAT、NIT、SDT、BAT、EIT、TDT、TOT，指定发送速率；支持42个标准描述符的发送；支持在不同的表中的不同层次插入用户私有的描述符；支持节目单自动加载、自动调度，保证EIT表的实时刷新；支持播出状态的实时监控，表数据解析、浏览功能。

6、数据广播制播系统：数据广播是利用卫星广播和电视广播的覆盖网或其他独立数据广播通道，采用数字技术传送数据的信息技术和业务的总称。它是继声音广播（音频）和图像广播（视频）之后出现的第三种广播技术。如机顶盒接收到的一些图片新闻、图片资讯等就是以数据广播的形式传送的。包括数据广播编辑和数据广播播出两部分，见图4。①数据广播编辑工作站，用户在编辑工作站进行数据广播内容的编辑工作。编辑好的含图片、文字等信息的内容文件后可导出保存。数据广播的内容编辑制作完成，提交到数据广播播出服务器的数据打包模块。②数据广播播出服务器，包括文件导入上载管理、打包模块和文件播出管理模块。文件导入上载管理模块负责把文件上传到文件播出管理模块，文件的信息保存在数据库里面；文件播出管理模块负责管理文件的停止播发、设置播发参数等。

7、用户管理系统：该系统的主要作用是对户户通接收用户进行管理，包括用户的开户、授权、销户，用户数据的存储备份等均是由该系统来完成。

8、客服呼叫中心：该系统的主要作用是为户户通的用户提供技术支持，如用户在使用户户通的服务过程中遇到问题，均可以打电话到客服呼叫中心来寻求帮助，对于一般性的问题，客服人员均可以给予解答，同时在客服中心设立专家席，如遇到比较复杂的问题可以转给专家席来解答。

9、UPS等基础设施：电源采用两路市电通过两台UPS（不间断电源）进行供电，两台UPS并机工作，采用UPS的好处在于，如果外电中断，UPS的蓄电池可以放电继续为设备提供电源，一般情况下蓄电池在满载的情况下至少可以提供半小时的供电。

同传统广播电视传输手段相比，卫星直播具有其鲜明的特点1：

覆盖范围广。接收卫星直播的节目不会受到高山、沙漠以及边远海岛等地理障碍的影响。

抗自然灾害能力强。我国有不少地震区、水灾区，光缆、电缆网容易受自然灾害侵袭，而卫星直播电视几乎不受自然灾害的影响。

传输能力强。由于采用了数字压缩技术，使一颗卫星可以传送几百套电视节目，可以为用户提供多样性的节目选择。

传送节目质量高。由于是数字方式直接到户，在用户端实现了图像和声音信号的高质量的还原。

接收简便。卫星直播采用Ku频段的大功率卫星，用户端只需使用小口径的卫星天线加上一台数字卫星接收机即可接收。接收天线的安装也十分简便。

用户管理完善。卫星直播大都采用有条件接收系统，同时建有用户管理中心，可以对每个用户提供实时和全面的授权、计费管理和服务，运营者也因此获得收益。

综合应用性强。由于采用了数字技术，卫星直播除了传送通常意义上的广播电视外，还可以开展其他业务，如提供数据、图文传送、交互式业务、高速互联网接入等综合服务。和计算机的结合，更使其应用得到极大扩展，越来越向一个综合性信息网络平台演化。

2001年，由国家发展计划委员会牵头，广电总局、信息产业部、国防科技工业委员会、中国航天科技集团公司等部门和单位提出采用直播卫星彻底解决广播电视覆盖问题，并由此拉动上万亿电子制造产业，同时，还可以保持国际电联规划给我国的广播卫星轨位、频率资源。经国务院批准，开始实施直播卫星研制、采购计划，2006年10月29日，由我国自主研制的鑫诺2号直播卫星成功发射，但由于太阳能电池帆板和天线未能展开，导致该卫星无法投入正常使用。2008年6月9日，在西昌卫星发射中心成功发射了法国阿尔卡特公司为我国制造的直播卫星，即中星9号卫星，之后成功定点于东经92.2度赤道上空。该卫星有22个转发器，其中18个36MHz带宽转发器，4个54MHz带宽转发器，左旋、右旋极化转发器各11个，包括台湾在内的中国广大地区具有良好的等效全向辐射功率EIRP值，绝大多数地区可使用45厘米口径的接收天线获得满意的接收效果3。

从2008年8月开始，采取清流不加密方式通过中星9号直播卫星传输46套电视节目信号，用于为有线、无线均不通达的农村地区实施村村通广播电视工程。由于清流不加密信号可以免费接收，且这种清流不加密接收设备（俗称“山寨锅”）价格不足200元，农民群众多数可以承受，仅半年不到的时间，直播卫星清流设备不仅在农村地区迅速蔓延，而且，也在城市地区悄悄发展，对有线电视网络构成冲击。为遏制“山寨锅”蔓延的被动局面，总局决定从2009年底开始在直播卫星上同时采用加密信号进行播出，从2010年开始国家发改委和广电总局采取整村连片的推广方式，为71.66万个20户以上已通电自然村实施村村通工程，经过多轮次招标与建设，总共发展了近2000万村村通用户，有效解决了这些受益农户收听收看广播电视难的问题。

2011年夏，根据中央领导同志的指示，中宣部和广电总局组织在河北、内蒙古、宁夏三省区部分乡镇开展直播卫星公共服务试点工作，取得圆满成功。为此，2011年9月4日，中宣部和广电总局在银川召开全国直播卫星公共服务试点工作现场经验交流会，时任中央政治局委员、中央书记处书记、中宣部长刘云山同志出席会议并发表重要讲话，充分肯定了宁夏试点工作的好经验好做法，要求在全国推广，还亲自进行动员部署。之后，宁夏仅用不到半年时间即完成全区近70万户的建设任务，全区基本实现直播卫星全覆盖、户户通。2012年初，中央财政采取“以奖代补”的方式，拿出15亿元的资金支持宁夏等8省区实施直播卫星户户通工程，3月14日，财政部、广电总局在北京分别与内蒙古、海南、云南、贵州、陕西、甘肃、青海等7省区人民政府签署直播卫星户户通目标任务责任书，经过近两年多的艰苦努力，宁夏、甘肃、青海、内蒙古、贵州基本完成户户通工程目标建设任务，海南也完成了近80%的建设任务，陕西、云南正在抓紧推进。与此同时，新疆、广东、河北、江苏、浙江、山东等省区还自筹资金实施直播卫星户户通工程。2013年11月，中央财政再拿出11.86亿元继续采取以奖代补的方式，支持河北、河南、湖北、湖南、安徽、江西、山西、广西、重庆、四川、黑龙江、吉林、内蒙古、新疆、青海等15个省区市实施直播卫星户户通工程，目前这些地方正在抓紧做好各项准备工作，计划到2014年底本期工程结束，15省（区、市）将新增直播卫星户户通用户1186万户。

目前，我国有4.08亿电视用户，其中约2.2亿户是有线电视用户，截至2014年6月底，我国直播卫星户户通实际开通用户达1460万户，直播卫星村村通用户1940万，用户总规模达3400万户，成为全球最大卫星直播系统。其中直播卫星全部用户和多数有线电视用户，均已经实现全数字化传输，有线电视与直播卫星用户的总量超过2.5亿户，无论是传输容量、接收质量等多个方面都能较好地满足这些用户的需求。受建网费用大、维护成本高的局限，在用户数量少且居住分散的农村地区难以推广有线电视，其主要用户基本集中在城市地区，直播卫星村村通用户则主要集中在边远的农村地区，而在城市和边远农村之间存在一个“夹心层”地区，全国农村仍然有超过1.5亿用户还只能收看地面无线几套电视节目，且接收质量不尽人意。最初，总局确定在有线电视网络未通达农村地区开展直播卫星公共服务的一个重要目标就是要切实解决这个“夹心层”的广播电视覆盖问题，真正为符合条件的农村地区用户建立一条合法购买直播卫星户户通接收设施的正常渠道。但由于多方面原因的制约，加上相关政策尚未配套、到位，导致直播卫星户户通工作在一些地区的发展与预期相差较远。这也是这个“夹心层”地区“大锅”或“山寨锅”依然的重要原因。

出现大量“大锅”、“山寨锅”既有我国卫星广播电视发展的历史原因：一是我国卫星广播电视从上世纪八十年代中开始，实行的是停止C、Ku之争，采取租星（C频段通信卫星）过渡的办法，目的是为电台、电视台、差转台、发射台以及九十年代开始出现的有线电视网络等专业单位提供广播电视节目信号源的，本不是供百姓家庭直接接收之用。20世纪九十年代初，由于当时卫星技术水平本身的原因，一个卫星接收天线口径需要6米之巨，接收机也高达上万元，显然非普通家庭所能承受。但随着卫星技术本身的快速进步，以及DVB-S/MPEG-2国际标准的普遍采用，到21世纪初，卫星接收设施天线口径已可缩小至1米左右，整套接收设备下降至200元以下，且清流不加密传输可免费接收，设备价格达到多数农户可以接受的范围。这种“大锅”的蔓延，也给电视台的节目安排带来困惑，无论从版权管理还是保护电视台利益上考虑，作为信号源的卫星传输都应该采取加密措施。中央电视台在安排转播奥运会、世界杯等精彩体育赛事节目时，为了让更多的观众看到，取得更好的广告效益，会将一些重要场次放在CCTV-1、CCTV-2、CCTV-7等频道播出，但由于传输这些节目的C频段卫星没有采取加密传输，可以覆盖大多数亚太国家和地区，中央电视台为此不得不放弃在CCTV-1等频道播出的安排。我们要针对新形势下卫星传播规律出现的新特点、新问题，逐步对C频段卫星传输的中央及省级卫视节目信号采取加密传输措施，以促进广播电视事业发展。这就是中央电视台在2014年世界杯期间分别传送含赛事版与不含赛事版共两个不同版本的CCTV-1信号的原因所在。二是2008年我国成功发射直播卫星后，当时种种原因未能对直播卫星信号进行加密管理。传输的是清流不加密信号，导致“山寨锅”蔓延。为遏制这种被动局面，总局决定从2009年底开始在直播卫星上同时采用加密信号进行播出，并明确今后只发展加密设备，但当时没有对清流不加密信号采取相应措施。2008年底开始发放的直播卫星村村通清流设备已接近寿命末期，不仅需要升级为加密设备，而且应采取有效措施逐步关停清流信号，向社会发出正确的导向信号，以真正有效地遏制蔓延势头。

同时，出现大量“大锅”、“山寨锅”也有其复杂的社会因素：一是我国直播卫星发射较晚，滞后于新农村建设步伐和农民群众日益增长的文化需求。二是对于采用何种方式提高农村广播电视的有效覆盖存在不同意见。三是伴随广电管理体制的调整，出现一些新情况、新问题。随着网络整合与上收，一些地方基层广电部门在经费不足的情况下，未经批准擅自建设地面数字电视发射台站、违规发展地面数字电视收费用户；有的有线电视网络分公司未经批准擅自建设地面数字电视发射台站，这样，便以有线网络已通达为借口“圈地”扩大地盘，由于农民群众对此认可度低，导致实际入户率不高，成为“占而不用”、其它方式又不许进入的人为禁地，阻碍了直播卫星户户通在这些地方的发展，结果是“山寨锅”、“大锅”依然；个别地方广电部门甚至为私营地面无线电视公司提供保护，强迫农民缴费、入网。这类违背传播规律的做法终究是要付出代价的，不可能长久，一旦政策规定得到真正落实，必将正本清源，回归事物自身发展规律的轨道4。