航空Wi-Fi群雄逐鹿  Ka能否一枝獨(dú)秀

天地互聯(lián)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析

4月12日17時(shí)，長(zhǎng)征三號(hào)乙型火箭將我國(guó)首顆高通量通信衛(wèi)星實(shí)踐十三號(hào)（中星16號(hào)）衛(wèi)星順利發(fā)射升空，中國(guó)從此邁入Ka高速寬帶衛(wèi)星時(shí)代，業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期熱議的航空Wi-Fi、列車Wi-Fi等衛(wèi)星寬帶應(yīng)用也將從理論研究進(jìn)入實(shí)際操作層面。筆者作為在這一行業(yè)潛心多年的資深業(yè)者，在中國(guó)第一顆Ka衛(wèi)星升空之際，希望通過(guò)對(duì)目前幾種主要航空Wi-Fi技術(shù)的梳理和比較，對(duì)天地互聯(lián)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，探討在Ka背景下航天Wi-Fi的發(fā)展策略。

Ka衛(wèi)星肇始于美國(guó)Viasat 2011年10月發(fā)射的Viasat-1，當(dāng)時(shí)這顆衛(wèi)星容量就超過(guò)了美國(guó)上空衛(wèi)星寬帶資源的總和，也是迄今為止單星容量最大（140Gbps）的衛(wèi)星，從而開(kāi)啟了Ka寬帶衛(wèi)星快速發(fā)展的序幕。從美國(guó)地面寬帶接入發(fā)力，到2015年進(jìn)入航空互聯(lián)網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)，Viasat一路過(guò)關(guān)斬將，順利拿下捷藍(lán)航空、維珍航空、美國(guó)航空，使ATG霸主GoGo、Ku運(yùn)營(yíng)商GEE承受了巨大壓力。Viasat衛(wèi)星雖然很厲害，但其畢竟只覆蓋于美國(guó)本土，在亞太區(qū)域尚未形成覆蓋，中國(guó)的航空公司只能望而興嘆。

Ka衛(wèi)星技術(shù)的成熟，使Inmarsat也從語(yǔ)音、低速數(shù)據(jù)應(yīng)用，向衛(wèi)星寬帶演進(jìn)，第五代海事衛(wèi)星GXpress就是Ka衛(wèi)星解決方案，不過(guò)Inmarsat仍然循規(guī)蹈矩，單顆衛(wèi)星帶寬只有4.5Gbps，但相比第四代海事衛(wèi)星也已是數(shù)十倍的增加了。Inmarsat聯(lián)合泰勒斯、霍尼韋爾發(fā)力航空互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，但目前尚未在中國(guó)落地，據(jù)說(shuō)專門服務(wù)于中國(guó)的第五顆GXpress衛(wèi)星今年將會(huì)升空，可以想見(jiàn)，屆時(shí)中國(guó)或許將出現(xiàn)Ku、Ka的混戰(zhàn)局面。

此次發(fā)射的實(shí)踐十三號(hào)衛(wèi)星是中國(guó)發(fā)射的首顆Ka可商用衛(wèi)星，雖然只有26個(gè)波束，尚未能覆蓋中國(guó)全境，但其示范效應(yīng)卻是非常巨大的，畢竟20Gbps容量超過(guò)了中國(guó)上空現(xiàn)有可用容量的總和，未來(lái)還可能發(fā)射高達(dá)100Gbps乃至數(shù)百Gbps的Ka衛(wèi)星，因?yàn)镵a頻率相比Ku要豐富得多，橫亙?cè)诤娇栈ヂ?lián)網(wǎng)商用推廣上衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)成本高昂的問(wèn)題，呈現(xiàn)大幅下降的趨勢(shì)和可能。

Ka衛(wèi)星的優(yōu)勢(shì)是非常突出的，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在短板，首先是機(jī)載設(shè)備尚不成熟。從目前來(lái)看，此類機(jī)載設(shè)備基本還停留在概念階段，尚沒(méi)有可裝機(jī)的成熟產(chǎn)品，可能一年以后才會(huì)出現(xiàn)能夠裝機(jī)的機(jī)載設(shè)備。其次是由于Ka衛(wèi)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(wèi)星的咄咄逼人，Ku衛(wèi)星也不甘于毫無(wú)抵抗的俯首稱臣，借助Ku衛(wèi)星新老更替的契機(jī)，一些Ku衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商，紛紛打起了Ku HTS的主意，也就是在發(fā)射老星替代衛(wèi)星時(shí)，預(yù)留一部分頻率，用于Ku HTS衛(wèi)星，以此大大增加Ku衛(wèi)星容量，直面Ka衛(wèi)星的競(jìng)爭(zhēng)壓力。

在亞太上空比較典型的代表是亞太6號(hào)衛(wèi)星，這顆2005年發(fā)射的衛(wèi)星擁有12個(gè)Ku轉(zhuǎn)發(fā)器，還有兩年就將達(dá)到壽命終點(diǎn)，2018年將發(fā)射亞太6C衛(wèi)星替代現(xiàn)有衛(wèi)星。在衛(wèi)星設(shè)計(jì)時(shí)，6C并未將亞太6號(hào)頻率用完，預(yù)留了部分頻率同軌位發(fā)射亞太6D衛(wèi)星，該衛(wèi)星采用Ku HTS技術(shù)，其帶寬能力號(hào)稱也能達(dá)到15-30Gbps。

當(dāng)然相比年輕、頻率豐富的Ka衛(wèi)星，Ku HTS衛(wèi)星受限于頻率因素，容量增大的空間有限，但Ku最大的優(yōu)勢(shì)在于它面向成熟的Ku機(jī)載天線市場(chǎng)，Ku天線目前有松下航電、GEE、Aerosat、Tecom、GoGo等多家成熟的機(jī)載設(shè)備可供選擇，只需將Ku機(jī)載天線部分部件進(jìn)行替換升級(jí)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(lái)帶寬容量是有保障的，盡管現(xiàn)在只有少得可憐的幾百M(fèi)bps，但隨著Ku HTS衛(wèi)星的應(yīng)用，還有十幾Gbps的空間可與Ka的大容量在一段時(shí)間內(nèi)保持競(jìng)爭(zhēng)的均勢(shì)。

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

20年前摩托羅拉錯(cuò)誤決策上馬的銥星通信系統(tǒng)，成為摩托羅拉倒閉的一個(gè)重要因素，但在公眾市場(chǎng)鎩羽而歸的銥星通信系統(tǒng)，轉(zhuǎn)戰(zhàn)到航空等行業(yè)市場(chǎng)，居然生存了下來(lái)，目前正在向第二代銥星系統(tǒng)發(fā)展。中低軌（LEO）衛(wèi)星開(kāi)始讓投資人產(chǎn)生遐想。當(dāng)然20年前的銥星通信系統(tǒng)面向語(yǔ)音通信設(shè)計(jì)，基本不具備上網(wǎng)功能（只有9.6kbps上網(wǎng)能力），第二代銥星系統(tǒng)上網(wǎng)能力盡管提升了許多，但仍停留在1Mbps量級(jí)，基本無(wú)法在航空互聯(lián)網(wǎng)中立足。

但應(yīng)用LEO衛(wèi)星解決航空互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想從未停止，隨著小衛(wèi)星工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)，火箭發(fā)射循環(huán)使用（SpaceX）的日趨成熟,2015年美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司OneWeb發(fā)出豪言，將發(fā)射720顆衛(wèi)星構(gòu)建面向全球?qū)拵Ц采w的LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，2017年初在獲得日本軟銀第二輪投資后，號(hào)稱要將衛(wèi)星擴(kuò)展到2000顆（分布于不同中低軌位），由于OneWeb衛(wèi)星軌位在1200公里，相比GEO 3萬(wàn)多公里的軌道，其天線復(fù)雜度要遠(yuǎn)低于GEO。目前OneWeb已獲得維珍航空、高通、軟銀等大資本青睞，預(yù)計(jì)2019年開(kāi)始商業(yè)發(fā)射，2020年投入商用，OneWeb也與柯林斯簽署了合作協(xié)議，由柯林斯提供機(jī)載天線開(kāi)發(fā)。

OneWeb的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“星座”計(jì)劃

除OneWeb之外，還有Google的180顆LEO衛(wèi)星計(jì)劃（但據(jù)說(shuō)Google已放棄了該計(jì)劃）等，中國(guó)也有LEO星座計(jì)劃，同時(shí)從銥星在中國(guó)的使用來(lái)看，OneWeb即使成功地進(jìn)行商用，在中國(guó)能否落地仍是未知數(shù)，所以針對(duì)OneWeb的宏大構(gòu)想，我們還是要審慎看待。

當(dāng)然除了LEO解決方案，還有無(wú)人機(jī)解決方案，平流層氣球方案，筆者覺(jué)得這些方案過(guò)于前沿，距離商業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走，這里就不再贅述。

ATG技術(shù)是航空互聯(lián)網(wǎng)2009年在美國(guó)發(fā)展的最大動(dòng)力，美國(guó)航空互聯(lián)網(wǎng)主流仍然采用的是ATG技術(shù)，但當(dāng)時(shí)的ATG網(wǎng)絡(luò)采用的是3G的CDMA1XEVDO技術(shù)，而現(xiàn)在公眾通信領(lǐng)域CDMA1X技術(shù)已是昨日黃花，由于GoGo只有3MHz頻率，導(dǎo)致ATG仍然維持在3G狀態(tài)，不斷受到衛(wèi)星業(yè)新的解決方案的挑戰(zhàn)。GoGo只能拼命尋找新頻率來(lái)升級(jí)ATG網(wǎng)絡(luò)，但似乎GoGo ATG next G仍然在路上。

歐洲航空互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)一直不溫不火，Inmarsat聯(lián)合德國(guó)電信、泰勒斯、空客等在歐洲構(gòu)建EAN（4G版的ATG）網(wǎng)絡(luò)，采用Inmarsat擁有的S波段2*15MHz頻率，預(yù)計(jì)2017年底建成，2018年投入商用，屆時(shí)Inmarsat將在歐洲上空形成ATG+Ka解決方案。

我國(guó)自2012年以來(lái)，也有一些企業(yè)投入到4G ATG試驗(yàn)中，成功的在通用航空視頻回傳，民航飛機(jī)改裝ATG，實(shí)現(xiàn)了部分航線實(shí)驗(yàn)飛行，但目前主要面臨頻率許可等難題。

基于LTE的ATG技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，它的出現(xiàn)使一直飛速發(fā)展的平面移動(dòng)通信網(wǎng)走向立體化，不僅民用航空、通用航空，就連無(wú)人機(jī)都將受益匪淺，大家試想，在未來(lái)立體網(wǎng)絡(luò)下，百度、高德很可能變成3D三維導(dǎo)航，同時(shí)低廉的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和便捷的飛機(jī)改裝，也是各種衛(wèi)星解決方案難以比擬的優(yōu)勢(shì)。ATG商用網(wǎng)絡(luò)在亞歐大陸的實(shí)現(xiàn)也是具有現(xiàn)實(shí)性的。

由此，我們可以簡(jiǎn)單梳理一下歐美航空互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程和發(fā)展態(tài)勢(shì)：

ATG脫穎而出，迅速占領(lǐng)美國(guó)主流市場(chǎng)傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星解決方案出現(xiàn)，與ATG升級(jí)版ATG-4（EV-DO RB版本，3G增強(qiáng)版本）解決方案同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)Ka橫空出世，GoGo推出2Ku應(yīng)對(duì)（2Ku介紹可參見(jiàn)關(guān)于機(jī)載衛(wèi)星通信：頻率、天線、發(fā)展趨勢(shì)，你想知道的都在這兒！），Ka、Ku/2Ku、ATG-4形成混戰(zhàn)局面。

展望未來(lái)，情況更加撲朔迷離，一方面美國(guó)ATG next G一直在努力，歐洲EAN悄然部署，很快進(jìn)入商用；另一方面OneWeb LEO方案異軍突起，歐美航空互聯(lián)網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加白熱化，誰(shuí)能成為最后王者，一切還未可知。

中國(guó)航空互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，一直處于不溫不火的狀態(tài)，原來(lái)只有ATG實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，2014年以后傳統(tǒng)Ku實(shí)驗(yàn)網(wǎng)得到大力推崇，隨著前幾天實(shí)踐十三號(hào)的升空，Ka解決方案成為聚焦的熱點(diǎn)，當(dāng)然中國(guó)版LEO方案也一直在醞釀，Ku HTS 很快也會(huì)商用，幾種技術(shù)之間的PK更加令人眼花繚亂，誰(shuí)將最后勝出，眾說(shuō)紛紜，并無(wú)定論。筆者在此對(duì)上述幾種技術(shù)的主要指標(biāo)進(jìn)行了比較（見(jiàn)下表）：

從上表來(lái)看，Ku技術(shù)成熟，但成本高昂；ATG技術(shù)成熟，但尚有政策瓶頸需突破；Ku HTS是未來(lái)時(shí)；Ka衛(wèi)星雖已發(fā)射，但離機(jī)載設(shè)備商用仍有距離，同時(shí)也面臨全球漫游問(wèn)題；LEO尚有諸多不確定性。綜合以上信息，航空互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)選擇隨著時(shí)間推移更加撲朔迷離。但可以預(yù)見(jiàn)，隨著2018年Ka機(jī)載設(shè)備的成熟和Ku HTS的衛(wèi)星升空，一些航空公司的Wi-Fi戰(zhàn)略將逐步清晰。

隨著民航競(jìng)爭(zhēng)、提高服務(wù)質(zhì)量等需求，航空互聯(lián)網(wǎng)的需求越來(lái)越迫切，航空Wi-Fi已經(jīng)進(jìn)入成熟階段，將逐漸成為飛機(jī)基本配置，成為飛機(jī)傳統(tǒng)IFE系統(tǒng)的替代者，體現(xiàn)出IFE無(wú)線化趨勢(shì)。但天地互聯(lián)技術(shù)隨著技術(shù)發(fā)展，路徑開(kāi)始多樣化，未來(lái)到底會(huì)以哪種技術(shù)作為主導(dǎo)，尚無(wú)定論，冷靜關(guān)注顯得尤為關(guān)鍵。

但可以明確的是，既然Wi-Fi是傳統(tǒng)IFE的革命，在IFE無(wú)線化趨勢(shì)中，可以先著手構(gòu)建航空Wi-Fi開(kāi)放的局域網(wǎng)平臺(tái)，自營(yíng)或者向社會(huì)開(kāi)放航空Wi-Fi平臺(tái)運(yùn)營(yíng)，積累航空互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，待天地互聯(lián)技術(shù)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(zhàn)略上進(jìn)退裕如的上策。

在航空Wi-Fi局域網(wǎng)階段，更多的需要關(guān)注飛機(jī)改裝問(wèn)題，選用集成化程度高的航空Wi-Fi解決方案，縮短改裝工時(shí)，應(yīng)避免將基礎(chǔ)平臺(tái)部署與未來(lái)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行強(qiáng)關(guān)聯(lián)和捆綁，在航空Wi-Fi部署過(guò)程中，選擇專業(yè)化航電設(shè)備和MRO單位，航空公司打造的航空Wi-Fi平臺(tái)，可以自營(yíng)或者面向社會(huì)招募平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商，由運(yùn)營(yíng)商向航空公司承諾服務(wù)，并支付平臺(tái)使用費(fèi)用。