民航资源网2018年1月11日消息：机上WiFi已成为继机票价格、航班时刻后影响乘客选择的第三大因素。相关调查显示，在我国，超过七成的旅客表示坐飞机时的第一意愿就能上网，当飞行时间超过4小时后，这一意愿则接近100%。

  而中国空中网络的发展现状却是，至今仍然明显滞后于地面移动网络。究其原因，主要有二：一是受限于机上手机使用的禁令；二是受限于传统Ku卫星的资源不足。

  中国空中WiFi的技术走到哪一步了？不一样的航空公司，又该如何明智的选择机上互联网系统？今天，本文带您从专业视角，来一场空中WiFi的大探秘。

  目前机上WiFi的技术途径大致分为ATG和卫星通信两种。ATG受地形和天气条件的限制较多，不能够实现跨洋飞行，同时还受到国际电信联盟（ITU）没有针对性的全球频率规划限制，不同国家可用的频率很受限（往往只有不到卫星通信频率的1/100），系统有较大的局限性。卫星通信则不受限于上述条件，是目前全球航空公司的主要选择方案。用于机载通信的卫星频率主要有L、Ku和Ka频段，在实际应用中，L频段多用于飞机驾驶舱（前舱）通信，客舱（后舱）宽带数据则主要是通过Ku及Ka频段卫星实现。

  航空公司提供机上互联网服务，一方面提升旅客乘机体验、满足旅客连网需求，保障主要经营业务收入；另一方面通过机上网络提供更多的增值服务机会，增加辅营业务收入。在地面4G移动互联网时代，能确保在机载环境下为旅客提供与地面无差别（至少性能接近）的网络应用服务是关键。

  截止到2017年4季度，中国运输航空公司数量已达到51家，其中客运航空公司43家，总飞机数量已超3200架。

  它们之中，既有传统的全服务航空公司，也有蓬勃发展的低成本航空公司。在选择机上互联网系统时，总体上都需要考虑机上互联网系统的技术路线，以及带宽能力、流量成本、网络覆盖、运营商服务等因素。

  而从机队规模超过700架的南方航空，到机队规模过500架的东航、国航等，再到首都航空吉祥航空等中小航空公司，春秋、中联航等低成本航空公司，甚至到刚有2架飞机的龙江航空，不一样的航空公司在选择机上互联网系统时，又会依据自己的航线网络主业运营或者辅业收入需求，做出具体分析。

  目前，机载互联网系统大多基于Ku卫星网络，但随着Ka卫星网络的发展，Ka卫星逐步取代目前的Ku卫星为飞机提供网络服务，正成为全世界航空业的新主流。相较于Ku卫星网络，Ka具有以下四个显著优势。

  目前Ka高通量卫星网络可用频段宽，并采用了多波束等技术，可为每架飞机提供50-150Mpbs速率的带宽，通俗地说，有了Ka卫星，就等于把4G这种速度的网络搬到了飞机上，乘客在飞机上也能享受到和地面4G网络相当的上网体验。而传统Ku卫星网络仅能为每架飞机提供5-10Mpbs速率带宽，约为Ka的十分之一，网络体验仅相当于地面的2G/3G。

  全球Ka高通量卫星容量仍在快速增加中，下图能够正常的看到，2017年全球提供的Ka高通量卫星容量已超越1000Gbps，预计2020年全球Ka卫星容量超过2700Gbps，远高于Ku卫星容量。

  传统Ku卫星网络经过多年发展，且均采用束覆盖，卫星数量多、覆盖规模大。但随技术的成熟，各大卫星运营商均开始转向，在Ka高通量卫星资源上加大了投入。例如，Inmarsat I5星座四颗Ka HTS卫星已全部发射完毕，完成了全球组网覆盖，ViaSat 3全球组网星座目前正按计划推进。中国亦是如此，我国首颗Ka高通量卫星-中星16号已成功发射，覆盖大部分国土面积，2019年中国还将发射中星18号Ka卫星，与中星16号一起覆盖全中国及四周的国家，提供32Gbps的高速率机上互联网接入和广域覆盖。

  未来3至5年，中国还将发射至少3颗Ka高通量卫星，规划总容量超过400Gbps，远超现存和未来3年规划发射的Ku卫星容量。2017年10月的“中国卫星应用大会”更是透露信息：随着中国“一带一路”战略的深入发展，未来3至5年，中国卫星运营商将规划发射覆盖“一带一路”国家甚至全球的高通量Ka卫星星座，以满足大交通行业，特别是民用航空行业的全球航线网络覆盖需求。

  据全球已经提供的Ka高通量卫星运营商数据，Ka卫星带宽成本已经迅速下降为2百万美元/Gbps，为传统Ku的1/100、Ku-HTS的1/10。从长久来看，更加有利于航空公司机上网络的持续运营和商业模式的建立。

  传统的Ku卫星资源基于其大覆盖波束的特性，主要提供卫星广播业务及低速率的数据服务。Ka高通量卫星则从设计阶段就面向宽带数据应用，地面关口和运营系统更做了许多针对IP数据流量的优化，可更高效地协助航空公司实现终端系统、用户、流量等个性化的管理需求。

  综上不难看出，相较于Ku频段，Ka频段应用前景更加看好，更适合绝大多数航空公司的规模化应用和可持续运营。

  航空公司不仅机队规模有大有小，飞机机型也有差异。以窄体机为主的机队和以宽体机为主的机队，在选择机上互联网系统时，又有什么分别呢？

  这就涉及到Ka高通量卫星（HTS）的两个大类：区域Ka HTS和全球Ka HTS。

  区域Ka HTS的典型代表是Viasat和Jupiter，覆盖北美区域航线为主（最新投入服务的ViaSat-2号也覆盖北大西洋航线）；全球Ka HTS则以Inmrasat I5星座为典型代表（如图）。

  区域覆盖的Ka HTS主要覆盖以陆地为主的热点区域，因此网络容量很高，像ViaSat和Jupiter的几颗星都在百Gbps以上，更适合国内及区域航线（窄体机为主），能够得到良好的接入速率和较低的带宽成本；而全球覆盖的Ka HTS由于覆盖了相当部分的海洋区域，更适合长航线飞行（宽体机为主）、船载等别的行业应用。

  2017年中国卫通发射的中星16号就是典型的区域Ka HTS，其针对中国航空公司窄体机队，将提供大容量机上互联网带宽能力。

  需要特别指出的是，按照目前的卫星通信网的技术体制，无论基于Ka还是Ku频段，机上互联网络的机载系统与地面系统之间，都需要采用一致的空中接口技术系统。也就是从业者俗称的，猫（modem）和主站（Hub）需要兼容。

  不可忽视的兼容问题，使得空中WiFi的技术选择需要兼顾多种因素，特别是卫星网络演进到HTS卫星之后，多星多波束及不同位置下的空间资源统一管理、多终端的带宽分配管理、NOC对VNO的支持、二次开发的接口支持等问题，都成为了技术考量的重点。特别对机载行业应用来说，快速自动的跨波束切换，跨星和跨运营商的漫游更是成为了最受关注的突出问题。

  这就可以解释为什么在传统卫星通信里面应用相当广泛的Comtech等产品，有着优异的载波解调性能，但在机载通信的行业里迄今并无建树。这就好比在地面移动通信网络产业里，很多参与方包括科研院校都可以研制出OFDM接收机，但是能推出4G商用系统包括终端的还是熟悉的那几家。

  下表列出了在海外机上互联网行业发展历史中，已经或即将被网络提供商采用的技术。目前已确定进入批量运营（被HTS卫星运营商所采用）的成熟系统提供商主要有Idirect、ViaSat（卫讯）等。最近也有新的供应商Newtec和Gilat尝试开发相关系统以适应机载应用的要求，但目前为止还没有规模应用。

  在目前机上互联网的产业链里面，为航空企业来提供服务的主要是系统提供方和上文提到的网络服务商。

  传统的Ku系统提供方中，PAC会自研部分设备，而GoGo绝大多数都是将设备交由别的设备厂商定制开发。

  更多的航空公司已选择或正在考虑转向的Ka高通量卫星系统。2014年ViaSat开始提供基于区域Ka的网络服务，大多分布在北美及北大西洋区域，ViaSat自身负责机载Ka系统提供。

  Inmarsat 2016年正式推出面向全球覆盖的Inmarsat GX Aviation网络服务，根据协议，机载系统硬件设备由Honeywell研发，Thales等各增值分销商向航空公司提供机载Ka系统和服务。

  我国国产机载Ka系统提供商也在快速成长。其中飞天联合作为国产自主研发供应商的代表，于2017年4月汉堡AIX展会上正式对外发布了自主研发的对接中星16号Ka高通量卫星的机上互联网系统--XstreamSat，并在9月完成了和中星16的地空连接测试。据悉，其硬件设备是采用Ka/Ku双频段设计，可兼顾航空公司跨洋飞行的切换需求。

  图：飞天联合支持中星16号Ka高通量卫星的机上互联网系统——XstreamSat

  中国民航局已将“实现空中接入互联网”列为2018年工作重点，飞机上使用电子设备的官方禁令解除，Ka卫星天地互联正式投入商用……种种迹象都在给出同一个讯号：中国机上互联网有望在2018年迎来强势崛起。

  本文通过技术角度，试作分析，寄望与行业同仁一起分享趋势变化，紧握产业机遇。能够正常的看到的是，产业技术路线上，中国的机上互联网跨越欧美国家走过的ATG(包括宽带ATG)、Ku和Ku HTS技术，从Ka高通量卫星阶段高水平起步，机会巨大。中国空中WiFi的规模建设和运营，必将腾跃而起，领跑全球。