航空Wi-Fi群雄逐鹿  Ka能否一枝獨秀

天地互聯技術競爭態勢分析

4月12日17時，長征三號乙型火箭將我國首顆高通量通信衛星實踐十三號（中星16號）衛星順利發射升空，中國從此邁入Ka高速寬帶衛星時代，業內長期熱議的航空Wi-Fi、列車Wi-Fi等衛星寬帶應用也將從理論研究進入實際操作層面。筆者作為在這一行業潛心多年的資深業者，在中國第一顆Ka衛星升空之際，希望通過對目前幾種主要航空Wi-Fi技術的梳理和比較，對天地互聯技術的競爭態勢進行簡要分析，探討在Ka背景下航天Wi-Fi的發展策略。

Ka衛星肇始于美國Viasat 2011年10月發射的Viasat-1，當時這顆衛星容量就超過了美國上空衛星寬帶資源的總和，也是迄今為止單星容量最大（140Gbps）的衛星，從而開啟了Ka寬帶衛星快速發展的序幕。從美國地面寬帶接入發力，到2015年進入航空互聯網競爭，Viasat一路過關斬將，順利拿下捷藍航空、維珍航空、美國航空，使ATG霸主GoGo、Ku運營商GEE承受了巨大壓力。Viasat衛星雖然很厲害，但其畢竟只覆蓋于美國本土，在亞太區域尚未形成覆蓋，中國的航空公司只能望而興嘆。

Ka衛星技術的成熟，使Inmarsat也從語音、低速數據應用，向衛星寬帶演進，第五代海事衛星GXpress就是Ka衛星解決方案，不過Inmarsat仍然循規蹈矩，單顆衛星帶寬只有4.5Gbps，但相比第四代海事衛星也已是數十倍的增加了。Inmarsat聯合泰勒斯、霍尼韋爾發力航空互聯網市場，但目前尚未在中國落地，據說專門服務于中國的第五顆GXpress衛星今年將會升空，可以想見，屆時中國或許將出現Ku、Ka的混戰局面。

此次發射的實踐十三號衛星是中國發射的首顆Ka可商用衛星，雖然只有26個波束，尚未能覆蓋中國全境，但其示范效應卻是非常巨大的，畢竟20Gbps容量超過了中國上空現有可用容量的總和，未來還可能發射高達100Gbps乃至數百Gbps的Ka衛星，因為Ka頻率相比Ku要豐富得多，橫亙在航空互聯網商用推廣上衛星運營成本高昂的問題，呈現大幅下降的趨勢和可能。

Ka衛星的優勢是非常突出的，但在實際應用中也存在短板，首先是機載設備尚不成熟。從目前來看，此類機載設備基本還停留在概念階段，尚沒有可裝機的成熟產品，可能一年以后才會出現能夠裝機的機載設備。其次是由于Ka衛星覆蓋還不完善，初期采用Ka/Ku雙模天線便顯得十分必要。

相比Ka衛星的咄咄逼人，Ku衛星也不甘于毫無抵抗的俯首稱臣，借助Ku衛星新老更替的契機，一些Ku衛星運營商，紛紛打起了Ku HTS的主意，也就是在發射老星替代衛星時，預留一部分頻率，用于Ku HTS衛星，以此大大增加Ku衛星容量，直面Ka衛星的競爭壓力。

在亞太上空比較典型的代表是亞太6號衛星，這顆2005年發射的衛星擁有12個Ku轉發器，還有兩年就將達到壽命終點，2018年將發射亞太6C衛星替代現有衛星。在衛星設計時，6C并未將亞太6號頻率用完，預留了部分頻率同軌位發射亞太6D衛星，該衛星采用Ku HTS技術，其帶寬能力號稱也能達到15-30Gbps。

當然相比年輕、頻率豐富的Ka衛星，Ku HTS衛星受限于頻率因素，容量增大的空間有限，但Ku最大的優勢在于它面向成熟的Ku機載天線市場，Ku天線目前有松下航電、GEE、Aerosat、Tecom、GoGo等多家成熟的機載設備可供選擇，只需將Ku機載天線部分部件進行替換升級就可以支持Ku HTS。這也讓一部分選擇了Ku解決方案的航空公司吃了顆定心丸——未來帶寬容量是有保障的，盡管現在只有少得可憐的幾百Mbps，但隨著Ku HTS衛星的應用，還有十幾Gbps的空間可與Ka的大容量在一段時間內保持競爭的均勢。

不管是Ku還是Ka衛星，由于都是同步軌道（GEO）衛星，需要高增益的定向天線、天線伺服系統和天線尺寸，這個解決方案的改裝成本相比其他方案都會高很多，有沒有更優的解決方案呢？

20年前摩托羅拉錯誤決策上馬的銥星通信系統，成為摩托羅拉倒閉的一個重要因素，但在公眾市場鎩羽而歸的銥星通信系統，轉戰到航空等行業市場，居然生存了下來，目前正在向第二代銥星系統發展。中低軌（LEO）衛星開始讓投資人產生遐想。當然20年前的銥星通信系統面向語音通信設計，基本不具備上網功能（只有9.6kbps上網能力），第二代銥星系統上網能力盡管提升了許多，但仍停留在1Mbps量級，基本無法在航空互聯網中立足。

但應用LEO衛星解決航空互聯網的構想從未停止，隨著小衛星工業化、規模化生產，火箭發射循環使用（SpaceX）的日趨成熟,2015年美國創業公司OneWeb發出豪言，將發射720顆衛星構建面向全球寬帶覆蓋的LEO衛星網絡，2017年初在獲得日本軟銀第二輪投資后，號稱要將衛星擴展到2000顆（分布于不同中低軌位），由于OneWeb衛星軌位在1200公里，相比GEO 3萬多公里的軌道，其天線復雜度要遠低于GEO。目前OneWeb已獲得維珍航空、高通、軟銀等大資本青睞，預計2019年開始商業發射，2020年投入商用，OneWeb也與柯林斯簽署了合作協議，由柯林斯提供機載天線開發。

OneWeb的衛星互聯網“星座”計劃

除OneWeb之外，還有Google的180顆LEO衛星計劃（但據說Google已放棄了該計劃）等，中國也有LEO星座計劃，同時從銥星在中國的使用來看，OneWeb即使成功地進行商用，在中國能否落地仍是未知數，所以針對OneWeb的宏大構想，我們還是要審慎看待。

當然除了LEO解決方案，還有無人機解決方案，平流層氣球方案，筆者覺得這些方案過于前沿，距離商業應用還有很長的路要走，這里就不再贅述。

ATG技術是航空互聯網2009年在美國發展的最大動力，美國航空互聯網主流仍然采用的是ATG技術，但當時的ATG網絡采用的是3G的CDMA1XEVDO技術，而現在公眾通信領域CDMA1X技術已是昨日黃花，由于GoGo只有3MHz頻率，導致ATG仍然維持在3G狀態，不斷受到衛星業新的解決方案的挑戰。GoGo只能拼命尋找新頻率來升級ATG網絡，但似乎GoGo ATG next G仍然在路上。

歐洲航空互聯網市場一直不溫不火，Inmarsat聯合德國電信、泰勒斯、空客等在歐洲構建EAN（4G版的ATG）網絡，采用Inmarsat擁有的S波段2*15MHz頻率，預計2017年底建成，2018年投入商用，屆時Inmarsat將在歐洲上空形成ATG+Ka解決方案。

我國自2012年以來，也有一些企業投入到4G ATG試驗中，成功的在通用航空視頻回傳，民航飛機改裝ATG，實現了部分航線實驗飛行，但目前主要面臨頻率許可等難題。

基于LTE的ATG技術已經相當成熟，它的出現使一直飛速發展的平面移動通信網走向立體化，不僅民用航空、通用航空，就連無人機都將受益匪淺，大家試想，在未來立體網絡下，百度、高德很可能變成3D三維導航，同時低廉的網絡運營費用和便捷的飛機改裝，也是各種衛星解決方案難以比擬的優勢。ATG商用網絡在亞歐大陸的實現也是具有現實性的。

由此，我們可以簡單梳理一下歐美航空互聯網的發展歷程和發展態勢：

ATG脫穎而出，迅速占領美國主流市場傳統Ku衛星解決方案出現，與ATG升級版ATG-4（EV-DO RB版本，3G增強版本）解決方案同臺競爭Ka橫空出世，GoGo推出2Ku應對（2Ku介紹可參見關于機載衛星通信：頻率、天線、發展趨勢，你想知道的都在這兒！），Ka、Ku/2Ku、ATG-4形成混戰局面。

展望未來，情況更加撲朔迷離，一方面美國ATG next G一直在努力，歐洲EAN悄然部署，很快進入商用；另一方面OneWeb LEO方案異軍突起，歐美航空互聯網競爭將更加白熱化，誰能成為最后王者，一切還未可知。

中國航空互聯網市場，一直處于不溫不火的狀態，原來只有ATG實驗網，2014年以后傳統Ku實驗網得到大力推崇，隨著前幾天實踐十三號的升空，Ka解決方案成為聚焦的熱點，當然中國版LEO方案也一直在醞釀，Ku HTS 很快也會商用，幾種技術之間的PK更加令人眼花繚亂，誰將最后勝出，眾說紛紜，并無定論。筆者在此對上述幾種技術的主要指標進行了比較（見下表）：

從上表來看，Ku技術成熟，但成本高昂；ATG技術成熟，但尚有政策瓶頸需突破；Ku HTS是未來時；Ka衛星雖已發射，但離機載設備商用仍有距離，同時也面臨全球漫游問題；LEO尚有諸多不確定性。綜合以上信息，航空互聯網的技術選擇隨著時間推移更加撲朔迷離。但可以預見，隨著2018年Ka機載設備的成熟和Ku HTS的衛星升空，一些航空公司的Wi-Fi戰略將逐步清晰。

隨著民航競爭、提高服務質量等需求，航空互聯網的需求越來越迫切，航空Wi-Fi已經進入成熟階段，將逐漸成為飛機基本配置，成為飛機傳統IFE系統的替代者，體現出IFE無線化趨勢。但天地互聯技術隨著技術發展，路徑開始多樣化，未來到底會以哪種技術作為主導，尚無定論，冷靜關注顯得尤為關鍵。

但可以明確的是，既然Wi-Fi是傳統IFE的革命，在IFE無線化趨勢中，可以先著手構建航空Wi-Fi開放的局域網平臺，自營或者向社會開放航空Wi-Fi平臺運營，積累航空互聯網運營經驗，待天地互聯技術路線圖清晰之后，再打通天地鏈路。兩步走的策略不失為航空公司在Wi-Fi戰略上進退裕如的上策。

在航空Wi-Fi局域網階段，更多的需要關注飛機改裝問題，選用集成化程度高的航空Wi-Fi解決方案，縮短改裝工時，應避免將基礎平臺部署與未來運營進行強關聯和捆綁，在航空Wi-Fi部署過程中，選擇專業化航電設備和MRO單位，航空公司打造的航空Wi-Fi平臺，可以自營或者面向社會招募平臺運營商，由運營商向航空公司承諾服務，并支付平臺使用費用。