卫星通信已成为偏远、海洋、军事和工业环境中作业的生命线，这些地方是地面网络无法覆盖的区域。但随着对这些网络的依赖增加，威胁其效率、可靠性和可持续性的挑战也在增多。

卫星通信领域存在三个长期制约因素：有限的带宽、高延迟和稀缺的计算资源。这些并非新问题，但如果卫星连接要跟上不断增长的需求，我们解决这些问题的方式必须与时俱进。下面我们来详细了解一下。

### 带宽：最明显且难以突破的限制

在地面网络中，容量十分充裕；而在卫星系统中，带宽是严格配给的资源。尤其是上行链路带宽，成本高昂。从远程端点传输到卫星的每一位数据都必须经过精打细算。这就迫使在数据保真度、传输频率和及时性之间进行艰难权衡。

传统的节省带宽方法，如数据压缩，虽有帮助，但往往会带来处理开销、延迟或复杂性，从而降低其价值，尤其是在实时或近实时应用场景中。我们不能用过去的压缩工具解决未来的带宽问题，现有工具最多只能起到权宜之计的作用。

### 延迟：卫星通信不可避免的特点

在轨卫星与地面系统之间的巨大物理距离会导致固有延迟，多跳路由和协议层进一步加剧了这种延迟。在灾难响应、军事任务或设备预测性监测等对时间敏感的操作中，即使是微小的延迟也可能造成严重后果。

更糟糕的是，延迟不仅源于网络本身，还与我们处理和准备数据进行传输的方式有关。加密、压缩、打包等步骤都需要时间和计算资源，会在消息发出前增加累积延迟。

### 安全：卫星通信的必要保障

在卫星通信中，安全是不可协商的。无论是保护国防数据还是监测关键基础设施，确保传输的机密性和真实性至关重要。但加密虽然有效，却有代价：它会消耗计算能力，增加更多延迟，对于电力或处理能力有限的受限设备来说可能不可行。

这就产生了一个难题：如何在不影响数据传输及时性和效率的前提下保证安全？答案或许不在于增加更多保护层，而在于重新思考数据本身的结构。

### 更智能，而非仅仅更小：重新思考数据

解决卫星通信挑战需要转变思维，从数据生成后进行压缩，转变为从一开始就设计出本质上紧凑、高效且便于传输的数据。目标不仅是让数据更小，还要让它更智能，即优化数据以实现最小带宽使用、低延迟，并与低功耗、间歇性连接或在恶劣环境中运行的端点兼容。

这就是数据精简（Data Compaction）发挥作用的地方，它与传统压缩方法有着根本区别。数据精简是在字节甚至比特层面重组数据，在数据进入网络栈之前消除冗余。与优先考虑文件大小且可能引入延迟的传统压缩算法不同，精简技术针对速度、可预测性和最小开销进行了优化。它可以显著减小遥测、传感器数据或控制消息的大小，而不会给端点带来负担或增加传输延迟。

关键的是，数据精简不需要在数据保真度上进行权衡。因为它是一种格式转换而非近似处理，所以原始数据可以在另一端完美重建，不会出现错误。这使得它在对精度和完整性要求极高的应用中特别有吸引力，如环境监测、国防行动或自主系统控制。

此外，当与轻量级加密技术结合使用时，精简后的数据可以安全传输，而不会给本就有限的端点资源增加过多负担。更小的有效载荷意味着需要加密和解密的数据更少，从而加快处理速度并进一步降低延迟。

数据精简改变了卫星通信的经济模式。它使系统能够用更少的比特传输更多信息，同时不牺牲速度、功率或精度。对于希望扩展网络覆盖范围和响应能力的组织来说，这种更智能、更自适应的数据处理方法不仅是一种优化，更是一种必要手段。

通过根据卫星网络的特定需求对数据进行精简，而不是采用通用压缩方法，卫星运营商可以实现高效且安全的实时通信。随着卫星系统通过支持物联网网络、自主系统、远程维护和应急响应在全球通信中发挥更大作用，在带宽受限环境中对快速、高效和安全通信的需求只会更加强烈。用更少资源传输更多信息的能力将成为决定性优势。

为了成功实现这一目标，该行业不仅要在卫星硬件和架构方面不断创新，还要在所有通信的无形基础——数据本身方面进行创新。通过采用更智能的数据传输方法，卫星运营商可以在不增加容量的情况下扩展其网络的覆盖范围、恢复能力和响应能力。

作者查尔斯·约曼斯（Charles Yeomans）是Atombeam的联合创始人兼首席执行官。他在高管职位和投资银行领域拥有超过25年的经验，曾领导多家公司并创立了成功的企业，包括大型保险经纪公司。他曾是美国海军情报官员，拥有凯尼恩学院的文学士学位和斯坦福大学的工商管理硕士学位。

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本文编译自 SatelliteToday ，发表于2025-08-22