中國廣播電視直播衛星發展戰略中的幾個問題

中國國家廣播電影電視總局科技司無線電管理處處長 龔發蘭


    [摘要]本文作者著重介紹了我國廣播電視衛星發展過程和發展趨勢,同時強調了爲了直播衛星正常迅速的發展,從戰略角度去認識和理解所應採取的方針、政策以及步驟、措施。

    隨著航太技術、數位電視技術、微電子技術、碼率壓縮技術的突破性進展,使衛星電視由原來的C頻段轉播進入了數位Ku頻段的直播衛星階段。直播衛星的發展已成爲全球熱點。面對國內巨大的市場需求及發達國家和國際跨國公司對中國潛力巨大的直播衛星市場的關注,我國廣播電視直播衛星的發展面臨著有利的發展機遇和嚴峻的挑戰。如何不失時機地啓動我國直播衛星産業已提到了議事日程。
    目前對有線電視與直播衛星電視之間的關係是“相互競爭、相互促進、互爲補充、共同發展”已基本達成共識。我國衛星擴大覆蓋試驗系統—村村通工程也已於今年元月一日開通運行,並於今年十月一日完成了平臺的擴充,爲我國直播衛星啓動進行了前期試驗,積累了寶貴的經驗,取得了決策的依據。

一 直播衛星與衛星直播

     直播衛星(Direct Broadcast Satellite,簡稱DBS,)是通過衛星將視像、圖文和聲音等節目進行點對面的廣播,直接供廣大用戶接收。根據國際電聯(ITU)的規定,直播衛星一般屬於衛星廣播業務(BSS)。採用頻段應是廣播專用Ku頻段(我國屬全球規劃Ⅲ區,上行爲17.3—17.8GHz,下行爲11.7—12.2GHz)和Ka頻段(有待開發)。而使用衛星進行點對點的節目傳輸,把節目傳送給地面廣播電視臺或有線廣播電視臺轉播則是利用了固定衛星業務(FSS),使用通信頻段,有C頻段和Ku頻段(上行爲14.0—14.5GHz,下行爲12.25—12.75GHz)。一般來說,通信衛星是跨國波束,並不是爲本國廣播電視覆蓋專門設計的。而廣播電視直播衛星覆蓋範圍受到國際公約的保護,在本覆蓋區內不受其他通信衛星溢出電波的干擾,ITU早已指定了頻段並作了軌位和波束的規劃。
    通常人們將使用Ku頻段的FSS提供衛星直接到戶——DTH(Direct To Home)的廣播電視服務稱作衛星直播。今年正式開通的我國衛星擴大覆蓋試驗系統不屬於DBS,而屬於衛星直播系統,其使用的是鑫諾1號通信衛星的一個Ku頻段,只是衛星信號功率通量密度較大,國內地面可用小於直徑1m的天線接收。

“村村通”衛星直播試驗系統

    爲了儘快解決我國廣播電視節目收聽、收看的盲村、盲鄉(約9萬個村聽不到廣播,10萬個村看不到電視)的問題,讓全國所有的山區農村,尤其是邊疆少數民族鄉鎮,都能收聽收看到高質量的廣播電視節目,國家廣播電影電視總局在今年1月1日成功地啓動了“村村通”衛星直播(DTH)試驗系統,即租用鑫諾1號衛星一個Ku頻段轉發器,採用數位壓縮(MPEG-2/DVB-S標準)傳送中央8套電視節目和8套廣播節目來進行衛星直播,並在積極籌措資金購買1萬套Ku頻段小型衛星地面接收站的基礎上,國家和地方又拿出5億元資金來支援“村村通”工程。這一世紀末的偉大工程具有十分重要和深遠的戰略意義。
    1 這項工程是服務於貧困地區社會和經濟發展的一項德政工程,是一項順民心的事業
黨和政府關心貧困地區的發展,把這些至今仍聽不好廣播看不到電視的地區通廣播電視作爲推動改革開放、脫貧致富奔小康的重要工作,撥出專項補助資金,在本世紀末基本實現村村通廣播電視。這些地區的農民群衆,對廣播電視的渴望、對科學文化的渴望十分強烈,此項工程開展近一年,得到了廣大人民群衆的擁護和歡迎。
    2 村村通廣播電視是改革開放和經濟社會發展的需要          
經濟的發展離不開通暢的資訊服務和科技知識的傳播,農村邊遠地區的發展更有賴於直接的科技和資訊服務。村村通工程不僅可以保證中央政令暢通,滿足人民日益增長的文化需求,同時可以拉動農村市場經濟,有效擴大內需,有力地推動老、少、邊、窮地區脫貧致富,進而推動農村經濟的發展。同時,無疑對提高貧困地區的人口素質,落實“科教興國”戰略具有極其重要的戰略意義。
    3 “村村通”衛星直播試驗系統的開通爲發展我國的直播衛星探索了道路,提供了實踐經驗,進行了技術準備
    如上所述,“村村通”工程是在鑫諾1號通信衛星直播試驗系統的平臺條件下展開的。該衛星定點于東經110.5度;轉發器爲垂直極化,下行頻率12380MHz,功率爲97W,衛星EIRP均大於48dBW,在東南地區加權後EIRP可達54.5dBW,衛星下行EIRP變化小於0.5dB;覆蓋區內衛星G/T值約大於1.5dB/K,在東南地區G/T值可達10.5dB/K。
    
該系統採用的是南非MIH公司的傳輸基帶設備,使用QPSK調製方式,信源資訊碼率爲38.273Mbit/S,1/2卷積編碼,符號率爲41.53MSPS,規一化門限信噪比Eb/NO爲4.5dB。
    
今年十月一日建國五十周年大慶,村村通工程衛星直播試驗系統平臺完成了擴充任務,將全國絕大多數省市廣播電視節目集中送上鑫諾1號衛星CBTV(中國廣播電視)直播平臺,與8套中央電視節目、8套中央廣播節目採用多路單載波(MCPC)的方式“彙聚一堂”。從而解決了由於各省及中央節目分別由亞衛2號、亞太1A、亞太2R、鑫諾1號四顆衛星傳送造成的接收設備成本高、接收不方便的問題,擴大了衛星直播節目容量。
    此衛星直播平臺啓用下行中心頻率分別爲12380、12440、12500、12560MHz的4個Ku頻段轉發器,每個轉發器帶寬爲54MHz,視頻壓縮標準爲MPEG-Ⅱ,傳輸標準爲DVB-S,符號率爲41.53MSPS,前向糾錯爲1/2,垂直極化。採用有條件接收,用戶必須使用帶智慧卡的專用衛星接收機(IRD)並經授權方能收看到節目。
    “村村通”衛星直播平臺的成功,標誌著我國在衛星廣播電視傳輸領域已步入了一個新的階段。它爲我國儘快發展自己的直播衛星探索了道路,總結了經驗,打下了良好的基礎,起到了事半功倍、一舉兩得的效果。從一定意義上講,中國的直播衛星事業的實施已在“村村通”工程上啓步。

三 啓動我國直播衛星工程已迫在眉睫

    從七十年代起,國際電聯(ITU)就進行了DBS軌道波束和頻道的規劃。在1977年的世界無線電大會上我國獲得了3個軌道位置、35個波束和55個頻道的資源權益。20多年以來,隨著直播衛星的各項技術的成熟,世界上一些發達國家,如美國、英國、法國、加拿大、瑞典、日本、韓國等都已實施。我國周邊國家如俄羅斯、老撾、東南亞諸國也正積極準備實施直播衛星計劃,而我國直播衛星計劃由於技術、經濟等方面的原因尚未實施。近年來,世界各國都清楚地看到DBS的軌位元、頻率資源是無法估量的巨大財富,誰先搶佔這個制高點,誰將在戰略上佔有極大的優勢。因而在1995年和1997年的ITU會議上,許多國家提出了對DBS進行重新規劃。由於空間資源有限,而各國申報的直播衛星(DBS)系統太多,國際電聯(ITU)已降低了對“紙上談兵”規劃階段的DBS系統的受保護程度,只有已申報實施的DBS系統(必須具有衛星訂貨合同、火箭發射合同、實施日期等)才能享有較高的保護級別。因此在近期內如果我們不儘快啓動直播衛星(DBS)計劃,我們將面臨著失去這些軌位資源的巨大威脅,成爲世界上少數幾個沒有直播衛星系統的國家之一,而且也將失去廣播電視宣傳在DBS上的主動權。
    
    廣播電視直播衛星相對於通信衛星有如下優點:
1.DBS轉發器的功率較大,目前一般在120W或240W以上,下行EIRP可達60dBW左右,而且地面場強分佈均勻,電波利用率高。家庭可用0.5m以下直徑的天線接收。      
    
2.DBS按照需求設計,以成型多波束覆蓋全國,但由於其覆蓋範圍大,也可以單波束覆蓋全國,這樣頻率利用率較高。
    3.DBS投入産出比較快,周期短,投資效益比高。
    4.DBS可不受地面頻率分配的限制(通信C頻段受微波干擾),而且在採用碼率壓縮技術後,在有限的傳輸帶寬內使節目容量倍增。目前許多國家的DBS系統除可播出150套電視節目以外,還可播出廣播身歷聲及資料資訊業務和Internet業務。
    5.DBS覆蓋範圍受國際公約保護,在我國覆蓋區內不受其他衛星的溢出電波干擾,有利於抵禦境外衛星節目滲入,將更有利於保證黨的方針、政策直接、迅速地傳達到千家萬戶。
    綜上所述,啓動我國DBS工程系統現在是最好的時機,除技術已經成熟外,當前我國政治穩定,經濟發展良好,一系列改革措施正在順利進行,國泰民安。這都爲發展我們的DBS産業,佔領跨世紀資訊産業的制高點,提供了良機。

四 發展我國直播衛星的前提和條件

    我國的衛星電視事業從1985年採用“租星過渡”的政策起步以來,僅十幾年間就有了飛速的發展。從C頻段到Ku頻段,從類比技術發展到數位技術,從通信衛星到即將實施的廣播衛星,從集體接收分配到直接到戶的直播衛星電視,正有力地推動我國社會經濟的發展。正如江澤民總書記在全國對外宣傳工作會議上指出的那樣:“資訊傳播業正面臨著一場深刻的革命,以數位壓縮技術和衛星通信技術爲主要標誌的資訊技術的發展,互聯網的應用,使資訊達到的範圍、傳播的速度與效果都有顯著增大和提高。世界各國爭相運用現代化資訊技術加強和改進對外傳播手段。”我們必須適應這一趨勢,加強資訊傳播手段的更新和改造,調整相關的政策,使衛星電視事業更好地爲兩個文明建設服務。而能否依靠現代科學技術,適度地擴大開放我國衛星廣播空間,是我國直播衛星發展的前提和條件,也是中國衛星電視可持續發展戰略中必須解決的問題。
    1 根據我國特殊的國情和社會制度,在發展我國衛星電視事業時提防國外某些別有用心勢力的意識形態的滲透,抵制西方空中文化的侵略是必須的,而且是十分必要的
冷戰結束後,西方發達國家依靠其經濟實力雄厚、科學技術發達,利用通信衛星向其他國家展開了大規模的空中文化入侵。這一行爲引起許多國家政府及人民的反對。爲了抗禦來自西方國家通過空中無國界的政治、宗教、文化上的滲透,世界許多國家制定了相應的政策和法規。如新加坡、馬來西亞、韓國等國都限制個體衛星天線的安裝。國際世貿組織在開放電信服務的國際協定中,也未將衛星電視業務作爲必須開放的範疇。
根據我國的社會制度和特殊的國情,我國於1993年對衛星電視廣播地面接收設施制定了相應的管理法規。規定只對一些經批准的專業單位、涉外賓館、專供外國人和港澳臺人士辦公或居住的公寓等開放接收境外衛星電視,對衛星地面接收設備的生産、進口、經銷、安裝和使用實行了許可證制度。這對於社會穩定、經濟發展及對外開放是十分必要的,對於中國衛星電視的健康發展也具有十分重要的意義。
     2 制定我國直播衛星覆蓋政策是發展的必然               
     如前所述,隨著科學技術的進步和市場的迫切需求,中國直播衛星進入家庭是發展的必然,只是一個時間問題。因此制定國家直播衛星覆蓋政策也將是發展的必然。在當今世界上直播衛星業務風起雲湧蓬勃發展的大環境中,如果我國不及早制定直播衛星靈活、具有吸引力的覆蓋政策,仍然採用傳統的限制的辦法,我國DBS將無法啓動,DBS的龐大市場就不可能形成或將被外國公司佔領。我們將失去由直播衛星産業帶來的發展機遇。因此,早日確定直播衛星的相關政策已成爲我國直播衛星發展的瓶頸問題。在解決這個問題過程中,我國因特網的開放接入經驗是否可以借鑒?
     3 我國直播衛星的覆蓋政策應該是有條件接收
    
根據國際電聯(ITU)的有關規定,我國直播衛星的Ku頻段的波束設計覆蓋範圍應局限於我國的本土,同時外國直播衛星波束不得進入中國境內。爲了進一步有效地控制境外衛星的侵入及有利於市場的運作,我國直播衛星的覆蓋政策應該是有條件接收。即在衛星接收機IRD的接收系統中,利用軟體進行預先設置,衛星上所有的節目和資訊經過加擾、加密處理,使接收機只能接收國內直播衛星編排的節目,不能接收境外直播衛星平臺播出的節目,必要時可對某些地區、某一頻道,甚至某一用戶進行信號的關閉。這種高智慧化、網路化管理的有條件接收(CA)系統,使用戶不可能用同一接收機收看境外發送的衛星節目。只有這樣才有可能解決好直播衛星節目的“落地”問題,這也是具有中國特色的直播衛星覆蓋政策。與此同時加強對於設備生産、進口及入網認證、營銷的嚴格管理,中國的直播衛星産業一定會健康地發展起來的。

五 中國直播衛星的有條件接收系統(CA)應由我國自行開發

    隨著有線電視、數位衛星電視的發展,隨著社會主義市場經濟的建立,我國的廣播電視已經由原來的公益型事業逐漸朝産業化運行體制方向轉軌。經營者單純靠廣告收入已支撐不了迅速增長的網路建設與運行費用。因此要在公益服務的基礎上開展增值業務、多功能業務,實現有償服務,來保證廣播電視産業的發展。引入有條件接收的管理系統已成爲必然。
有條件接收,又叫可定址接收,是通過插在綜合接收機/解碼器(IRD)中的每用戶特定的智慧卡和一個專用晶片模組實現的。其主要功能是決定哪些IRD能夠把特定的業務或特定的節目傳送給用戶。付費電視、特種服務、內部節目播放等都需用到CA系統。
     系統由加擾和加密兩部分組成。加擾是將圖像、聲音和資料碼流在控制字(CW,又叫密鑰)的控制下按某種方式打亂,使其不能正常收視。而加密則是保護密鑰的處理過程。加密的密鑰必須和加擾信號一同傳送到用戶端。在IRD端,先用智慧卡解密出解擾控制字(CW),再用CW控制解擾器對加擾信號進行解擾,從而獲得原圖像、聲音和資料碼流。
    與CW有關的加密資訊通常稱爲授權控制資訊(ECM);而確定對用戶授權的服務的內容、時間和許可權等有關資訊稱爲授權管理資訊(EMM)。
    數位視頻廣播組織(DVB)提供了稱爲“公共加擾演算法”的標準,目前已爲較多CA系統所採用。但是不同的CA系統其加密和加擾方法都可以不同,尤其加密方法,各自均有秘訣,不可能也不必統一。   
    
廣播電視傳輸網路是公開的,也是最不安全的。任何人都可以對網路傳輸的節目、資料資訊進行長期研究分析。爲此,只有採用具有隨機特性的加擾方法以及複雜的難以破解的加密演算法才能保證其安全性。加解密過程是在密鑰控制下完成的。因此密鑰泄露就會導致整個系統的崩潰,所以密鑰的秘密分配則成爲CA系統的關鍵。
    
我國有12億人口,3.26億戶家庭,具有DBS巨大的潛在市場。隨著中國的DBS産業的啓動和發展,我國DBS龐大系統中的核心CA應由誰來主宰是一個有緊迫現實意義、不可回避的問題。爲確保中央政令暢通和正確的輿論導向,確保中央、省一級廣播電視節目的有效覆蓋和確保安全播出,面對複雜的國際環境,我們必須保持清醒的政治頭腦,堅持正確的戰略和策略,從國家和民族的利益出發,改變有條件接收系統關鍵技術由國外公司掌握的局面,中國DBS的有條件接收系統(CA)應“靠我們自己”。
    
直播衛星(DBS)産業已在全球形成發展熱點,它在21世紀必將成爲寬帶、高速、多媒體的太空國際互聯網路,也必然是我國資訊高速公路的重要組成部分。我國是最適合發展直播衛星的國家,又是少數擁有如此巨大市場潛力的國家之一。DBS産業將是帶動我國資訊産業鏈迅速發展的龍頭産業,將成爲我國國民經濟發展的新的增長點,對國民經濟的增長的貢獻將會高於傳統的電視、冰箱、洗衣機等家電産業。
    同時直播衛星DBS是發展我國數位高清晰度電視(HDTV)的最佳途徑。衆所周知,我國地廣人多,經濟不發達,在HDTV發展之初,採用地面傳輸顯然不切合實際。我國12億人口中,一小部分先富起來的家庭是HDTV潛在的發展物件,在絕對數量上是一個相當大的數值,因此採用DBS方式是符合我國國情的HDTV之路,如推出“HDTV太空影院”等。同樣HDTV的發展也必將成爲我國經濟發展的又一新的經濟增長點。今年十月一日,我國首次採用數位高清晰度電視技術成功進行了國慶活動盛況的轉播試驗以及即將出臺的我國數位電視標準,標誌著我國HDTV産業的形成已爲時不遠。
當前發展我國的直播衛星時機已經成熟,面對著無限的商機和嚴峻的挑戰,我們應該審時度勢,早決策,快發展,于國於民都十分有利,如失去發展的機遇,勢必留下世紀的遺憾。