航空Wi-Fi群雄逐鹿 Ka能否一枝獨秀天地互聯(lián)技術(shù)競爭態(tài)勢分析

+ 謝 鷹

航空Wi-Fi群雄逐鹿 Ka能否一枝獨秀天地互聯(lián)技術(shù)競爭態(tài)勢分析

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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(wèi)星實踐十三號（中星16號）衛(wèi)星順利發(fā)射升空，中國從此邁入Ka高速寬帶衛(wèi)星時代，業(yè)內(nèi)長期熱議的航空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，在中國第一顆Ka衛(wèi)星升空之際，希望通過對目前幾種主要航空Wi-Fi技術(shù)的梳理和比較，對天地互聯(lián)技術(shù)的競爭態(tài)勢進(jìn)行簡要分析，探討在Ka背景下航天Wi-Fi的發(fā)展策略。

一、Ka衛(wèi)星優(yōu)勢突出 機(jī)載設(shè)備是應(yīng)用短板

Ka衛(wèi)星肇始于美國ViaSat公司2011年10月發(fā)射的ViaSat-1，當(dāng)時這顆衛(wèi)星容量就超過了美國上空衛(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，從此開啟了Ka寬帶衛(wèi)星快速發(fā)展的序幕。從美國地面寬帶接入發(fā)力，到2015年進(jìn)入航空互聯(lián)網(wǎng)競爭，ViaSat一路過關(guān)斬將，順利拿下捷藍(lán)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(wèi)星雖然很厲害，但其畢竟只覆蓋于美國本土，在亞太區(qū)域尚未形成覆蓋，中國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采用的就是Ka衛(wèi)星解決方案，不過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，但目前尚未在中國落地，據(jù)說專門服務(wù)于中國的第五顆GXpress衛(wèi)星今年將會升空，可以想見，屆時中國或許將出現(xiàn)Ku、Ka通信衛(wèi)星的混戰(zhàn)局面。

此次發(fā)射的實踐十三號是中國發(fā)射的首顆Ka可商用衛(wèi)星，雖然只有26個波束，尚未能覆蓋中國全境，但其示范效應(yīng)卻是非常巨大的，畢竟20Gbps容量超過了中國上空現(xiàn)有可用帶寬容量的總和，未來還可能發(fā)射高達(dá)100Gbps乃至數(shù)百Gbps的Ka衛(wèi)星，因為Ka頻率比Ku要豐富得多，橫亙在航空互聯(lián)網(wǎng)商用推廣上衛(wèi)星運營成本高昂的問題，呈現(xiàn)大幅下降的趨勢和可能。

Ka衛(wèi)星的優(yōu)勢是非常突出的，但在實際應(yīng)用中也存在短板，首先是機(jī)載設(shè)備尚不成熟。從目前來看，此類機(jī)載設(shè)備基本還停留在概念階段，尚沒有可裝機(jī)的成熟產(chǎn)品，可能一年以后才會出現(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。

二、Ku衛(wèi)星技術(shù)成熟 HTS或可維持競爭均勢

相比Ka衛(wèi)星的咄咄逼人，Ku衛(wèi)星也不甘于毫無抵抗的俯首稱臣，借助Ku衛(wèi)星新老更替的契機(jī)，一些Ku衛(wèi)星運營商，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，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)星的競爭壓力。

在亞太上空比較典型的代表是亞太6號衛(wèi)星，這顆2005年發(fā)射的衛(wèi)星擁有12個Ku轉(zhuǎn)發(fā)器，還有兩年就將達(dá)到壽命終點，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)計時，6C并未將亞太6號頻率用完，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)勢在于它面向成熟的Ku機(jī)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(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(xiàn)在只有少得可憐的幾百Mbps，但隨著Ku HTS衛(wèi)星的應(yīng)用，還有十幾Gbps的空間可與Ka的大容量在一段時間內(nèi)保持競爭的均勢。

通信衛(wèi)星載波監(jiān)視系統(tǒng)

股票代碼：SZ002413

通信衛(wèi)星載波監(jiān)視系統(tǒng)實現(xiàn)對多顆衛(wèi)星或轉(zhuǎn)發(fā)器的載波信號、信標(biāo)信號、資源占用、在線率統(tǒng)計、干擾信號等實時監(jiān)測和識別，并可實現(xiàn)信號駐留監(jiān)視、信號分析與干擾信號判斷預(yù)警、監(jiān)視數(shù)據(jù)回放與呈現(xiàn)、載波阻斷情況檢查、轉(zhuǎn)發(fā)器頻率資源利用率統(tǒng)計等功能。

達(dá)到準(zhǔn)確掌握資源使用情況、及時發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星信號阻斷情況、合理調(diào)整分配資源、有效檢查信號工作質(zhì)量目的。

載波監(jiān)視系統(tǒng)同時可以運行多臺監(jiān)測設(shè)備，同時監(jiān)視多顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號，通過管理中心統(tǒng)一遠(yuǎn)程管理和監(jiān)測。

系統(tǒng)特點

·全波段（L、S、C、Ku、Ka）載波監(jiān)測

·實現(xiàn)衛(wèi)星、轉(zhuǎn)發(fā)器、載波三種監(jiān)測模式支持多路信號同時監(jiān)測分析

·支持無人值守監(jiān)測和人工干預(yù)兩種方式

·支持轉(zhuǎn)發(fā)器載波的頻譜分析、時譜圖分析功能

·支持轉(zhuǎn)發(fā)器功率、頻率利用率實時跟蹤和統(tǒng)計

·支持衛(wèi)星的信標(biāo)信號、載波信號質(zhì)量分析和干擾信號的識別和告警

·支持監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時存儲和回放，對每路通道狀態(tài)實時監(jiān)控

·在一根射頻線纜中實現(xiàn)射頻信號、LNB直流供電、LNB10MHz頻率源的遠(yuǎn)距離傳輸，方便工程現(xiàn)場線路安裝、線路功率配比。

·集成多路矩陣的中頻接收機(jī)設(shè)備，便于頻譜監(jiān)測系統(tǒng)對所有天線下行信號自由選擇和分配。

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(yōu)的解決方案呢？

三、LEO星座異軍突起 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的新力量

20年前摩托羅拉錯誤決策上馬的銥星通信系統(tǒng)，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(tǒng)，轉(zhuǎn)戰(zhàn)到航空等行業(yè)市場，居然頑強(qiáng)的生存了下來，目前正在向第二代銥星系統(tǒng)發(fā)展。中低軌（LEO）衛(wèi)星開始讓投資人產(chǎn)生遐想。當(dāng)然20年前的銥星通信系統(tǒng)面向語音通信設(shè)計，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，基本無法在航空互聯(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GEO3萬多公里的軌道，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2019年開始商業(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)載天線開發(fā)。

除OneWeb之外，還有Google的180顆LEO衛(wèi)星計劃（但據(jù)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即使成功進(jìn)行商用，在中國能否落地仍是未知數(shù)，所以針對OneWeb的宏大構(gòu)想，還是要審慎看待。

當(dāng)然除了LEO解決方案，還有無人機(jī)解決方案，平流層氣球方案等，筆者覺得這些方案過于前沿，距離商業(yè)應(yīng)用還有很長的距離，這里就不再贅述。

四、ATG煥發(fā)青春 借助成熟通信網(wǎng)絡(luò)仍具生命力

ATG技術(shù)是航空互聯(lián)網(wǎng)2009年在美國發(fā)展的最大動力，美國航空互聯(lián)網(wǎng)主流采用的仍然是ATG技術(shù)，但當(dāng)時的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升級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)市場雖然一直不溫不火，但隨著Inmarsat聯(lián)合德國電信、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(yè)投入到4G ATG試驗中，成功的在通用航空視頻回傳，民航飛機(jī)改裝ATG，實現(xiàn)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(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，它的出現(xiàn)使一直飛速發(fā)展的平面移動通信網(wǎng)走向立體化，不僅民用航空、通用航空，就連無人機(jī)都將受益匪淺，大家試想，在未來立體網(wǎng)絡(luò)下，百度、高德很可能變成3D導(dǎo)航，同時低廉的網(wǎng)絡(luò)運營費用和便捷的飛機(jī)改裝，也是各種衛(wèi)星解決方案難以比擬的優(yōu)勢。ATG商用網(wǎng)絡(luò)在亞歐大陸的實現(xiàn)也是具有現(xiàn)實性的。

五、各種技術(shù)各具優(yōu)勢 航空Wi-Fi未來撲朔迷離

幾種天地互聯(lián)技術(shù)主要指標(biāo)比較表

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

ATG脫穎而出，迅速占領(lǐng)美國主流市場→傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星解決方案出現(xiàn)，與ATG升級版→ATG-4（EV-DO RB版本，3G增強(qiáng)版本）解決方案同臺競爭→Ka橫空出世，GoGo推出2Ku應(yīng)對（2Ku介紹可參見筆者《老鷹漫談》第七期），Ka、Ku/2Ku、ATG-4形成混戰(zhàn)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(jìn)入商用；另一方面OneWeb 的LEO方案異軍突起，歐美航空互聯(lián)網(wǎng)競爭將日趨白熱化，誰能成為最后王者，一切還未可知。

中國的航空互聯(lián)網(wǎng)市場，一直也處于不溫不火的狀態(tài)，原來只有ATG實驗網(wǎng)，2014年以后傳統(tǒng)Ku實驗網(wǎng)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(dāng)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(shù)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(shù)的主要指標(biāo)進(jìn)行了比較（參見幾種天地互聯(lián)技術(shù)主要指標(biāo)比較表）：

從表中可以看到，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是未來時；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(lián)網(wǎng)的技術(shù)選擇隨著時間推移更加撲朔迷離。但可以預(yù)見，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。

六、結(jié)語

隨著民航競爭、提高服務(wù)質(zhì)量等需求，航空互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)越來越迫切，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，成為傳統(tǒng)IFE系統(tǒng)的替代者，體現(xiàn)出IFE無線化趨勢。但天地互聯(lián)技術(shù)隨著技術(shù)發(fā)展，路徑開始多樣化，未來到底會以哪種技術(shù)作為主導(dǎo)，尚無定論，冷靜關(guān)注尤為關(guān)鍵。

但可以明確的是，既然Wi-Fi是傳統(tǒng)IFE的革命，在IFE無線化趨勢中，可以先著手構(gòu)建航空Wi-Fi開放的局域網(wǎng)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(lián)網(wǎng)運營經(jīng)驗，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(yīng)避免將基礎(chǔ)平臺部署與未來運營進(jìn)行強(qiáng)關(guān)聯(lián)和捆綁，在航空Wi-Fi部署過程中，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，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(wù)，并支付平臺使用費用。

筆者一直相信“有線的帶寬永遠(yuǎn)是無限的，無線的帶寬永遠(yuǎn)是有限的”，今天各類技術(shù)在天地互聯(lián)領(lǐng)域的PK，并不意味著一定是“零和博弈”，未來將迸發(fā)出的巨大的飛機(jī)上網(wǎng)需求，正需要各類技術(shù)進(jìn)行充分的優(yōu)劣對比，取長補(bǔ)短，才能最終使航空Wi-Fi臻于完美。