機(jī)載WIFI的全球發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢展望

再談空中互聯(lián)（IFC）那些事

文 | 謝鷹

陽春三月，春暖花開，國內(nèi)疫情基本穩(wěn)定，國外新冠疫情也趨向好轉(zhuǎn)，民用航空運(yùn)輸業(yè)開始觸底反彈，一面是5G如火如荼，一面是空中無網(wǎng)的盲區(qū)，落后的空中互聯(lián)現(xiàn)狀與人們?nèi)找嬖鲩L的需求形成鮮明對比，空中互聯(lián)（IFC）再次成為關(guān)注的焦點(diǎn)。 

從2008年Aircell推出基于3G的ATG空中互聯(lián)業(yè)務(wù)后，美國主流航空公司開始部署基于ATG技術(shù)的空中互聯(lián)（IFC），2012年Ku衛(wèi)星IFC解決方案在美西南航空公司落地，2014年Ka衛(wèi)星IFC解決方案也在捷藍(lán)航空部署，再到后來有了高通量Ku、Next G ATG，截止到今天美國幾乎所有的民航飛機(jī)均實(shí)現(xiàn)了空中互聯(lián)IFC。

從2006年Onair推出空中基站業(yè)務(wù)后，歐洲航空公司陸續(xù)加裝L波段、Ku頻段衛(wèi)星空中互聯(lián)，美國一些衛(wèi)星系統(tǒng)集成商也在歐洲推廣美國成功經(jīng)驗(yàn)，隨著海事衛(wèi)星Ka衛(wèi)星系統(tǒng)推出，海事衛(wèi)星也加入了IFC寬帶競爭之中，海事衛(wèi)星為了更好盤活其S頻段衛(wèi)星資源，聯(lián)合空客、德電、Thales推出了基于S頻段的EAN（歐洲航空網(wǎng)），究其核心就是利用S頻率做的ATG網(wǎng)絡(luò)+S頻段衛(wèi)星補(bǔ)盲的空中互聯(lián)解決方案。大部分寬體機(jī)選擇了衛(wèi)星解決方案實(shí)現(xiàn)IFC，而窄體機(jī)也有部分飛機(jī)選擇了EAN網(wǎng)絡(luò)。

中國的IFC基本跟美國同時(shí)起步，無論是ATG還是衛(wèi)星，由于種種原因，截止到今天，僅有東航實(shí)現(xiàn)了寬體機(jī)機(jī)隊(duì)空中互聯(lián)IFC，采用了Ku衛(wèi)星解決方案，還有南航、海航、國航、廈航、川航、吉祥等航空公司的B787或者A350實(shí)現(xiàn)了空中互聯(lián)，而占80%規(guī)模的窄體飛機(jī)，目前僅有2架飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了Ku、Ku/Ka的空中互聯(lián)改裝。ATG歷經(jīng)十余年的醞釀、實(shí)驗(yàn)，到今天仍停留在3架飛機(jī)的商用實(shí)驗(yàn)階段，當(dāng)然ATG也從4G ATG升級演化為5G ATG。總而言之，空中互聯(lián)IFC在中國仍未規(guī)模商用。

東南亞、中東等其他地區(qū)航空，基本選擇了衛(wèi)星解決方案，有傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星解決方案，也有高通量Ku衛(wèi)星解決方案，也有Ka衛(wèi)星解決方案，空中互聯(lián)的飛機(jī)比例也不是特別高，主要集中在寬體機(jī)和全服務(wù)航空公司上，當(dāng)然也有特例，比如亞航。

空中互聯(lián)IFC，呈現(xiàn)ATG和衛(wèi)星兩大技術(shù)路線，而衛(wèi)星技術(shù)也分為同步軌道衛(wèi)星（GEO）和中低軌道衛(wèi)星（LEO）兩類。

ATG技術(shù)緣起于3G技術(shù)，在美國得到了較為成功的商業(yè)應(yīng)用，后來到了4G ATG階段，主要以商業(yè)實(shí)驗(yàn)為主，無論是中國的商用實(shí)驗(yàn)，亦或是澳洲的商用實(shí)驗(yàn)，最后在歐洲EAN網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)了4G ATG的規(guī)模商用，隨著5G建設(shè)如火如荼地展開，目前4G ATG開始向5G ATG升級演進(jìn)，利用5G+相控陣天線技術(shù)，困擾ATG的專用頻率問題也得到一定的緩解，電信運(yùn)營商紛紛拿出自己的5G頻率，通過相控陣天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)天地同頻部署。當(dāng)然，這并非真正的天地同頻，一方面選用行業(yè)應(yīng)用頻率、室內(nèi)覆蓋頻率，非大網(wǎng)廣覆蓋頻率，另一方面通過相控陣天線技術(shù)將5G ATG的干擾控制在ATG基站周圍比較小的范圍內(nèi)而已，這樣一些行業(yè)應(yīng)用的頻率就可以在5G ATG中得以應(yīng)用，大大的拓展了ATG的頻率困擾，也不可避免的增加了相控陣天線的成本。

目前較為成熟的空中互聯(lián)IFC解決方案，均采用了GEO衛(wèi)星，頻段也有Ku頻段和Ka頻段衛(wèi)星之分，隨著高通量衛(wèi)星（HTS）技術(shù)成熟，無論是Ku還是Ka衛(wèi)星，未來都采用了高通量衛(wèi)星技術(shù)，其實(shí)無論是Ku還是Ka衛(wèi)星，對于空中互聯(lián)IFC來說，不存在Ka比Ku先進(jìn)之說，只是Ku的可用頻率相比Ka少些而已。對于具體航空公司的機(jī)隊(duì)而言，只需關(guān)心目前的衛(wèi)星資源是否能滿足空中互聯(lián)IFC需求即可，Ku亦或是Ka本身區(qū)別并不大。

天線也以傳統(tǒng)機(jī)械喇叭口天線為主，由于傳統(tǒng)機(jī)械衛(wèi)星天線有大量的機(jī)械齒輪傳動(dòng)裝置，其整流罩也相對較大，高度也在30-40厘米左右，一直受到航空公司的詬病，但由于其在高緯度地區(qū)較好的天線性能，目前高通量衛(wèi)星主流解決方案仍為機(jī)械衛(wèi)星天線，雖然也有些解決方案供應(yīng)商推出相控陣天線解決方案，但由于其高緯度地區(qū)的入射角問題，以及成本問題，所以并不是主流解決方案。

相比于GEO衛(wèi)星，LEO星座軌道位置在幾百公里位置，相比3萬多公里的同步軌道，其通信時(shí)延大大降低，同時(shí)由于LEO星座相對于地面運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此LEO星座無法做到區(qū)域覆蓋，基本都是面向全球覆蓋部署，同時(shí)LEO星座相較于GEO衛(wèi)星能較好的解決極地的覆蓋問題，LEO星座運(yùn)動(dòng)的特征已經(jīng)讓現(xiàn)有的機(jī)械衛(wèi)星天線無法在LEO星座下工作，因此相控陣天線成為LEO衛(wèi)星天線的必選項(xiàng)。

但由于LEO星座投資巨大，目前除了美國SpaceX的Starlink有部分商業(yè)運(yùn)營之外，其他LEO星座基本處于試驗(yàn)概念階段，因此大家都知道相控陣天線是未來衛(wèi)星天線的最終選擇，而當(dāng)前由于LEO沒有大規(guī)模商用，相控陣天線往往處于規(guī)模商用前期階段，筆者認(rèn)為在相控陣天線沒有在地面、車輛、輪船上大規(guī)模使用之前，談機(jī)載相控陣天線應(yīng)用有些偏早。目前在LEO星座沒有開始規(guī)模部署之前，GEO仍然是衛(wèi)星應(yīng)用的主力軍。

國內(nèi)的空中互聯(lián)IFC基本與美國開始部署的時(shí)間不相上下，為何一直不溫不火？筆者投身這一領(lǐng)域7年有余，除了東航寬體機(jī)有一定規(guī)模的IFC改裝外，其他航空公司僅有部分寬體機(jī)線裝了衛(wèi)星IFC設(shè)備，此外再無其他作為，乘客也并未切實(shí)感受到空中互聯(lián)IFC給飛行生活帶來的變化。

筆者認(rèn)為有如下因素：

IFC之所以沒有大規(guī)模普及的核心原因是商業(yè)模式問題，IFC的一次性投資相較于飛機(jī)常規(guī)的娛樂設(shè)備，并不算貴的離譜，但航空公司往往愿意花巨資去引進(jìn)飛機(jī)、改造客艙，而不愿意去進(jìn)行IFC改裝，是因?yàn)榻刂两裉欤瑖鴥?nèi)外并沒有一個(gè)成功的商業(yè)案例。IFC跨越了航空、通信、互聯(lián)網(wǎng)三個(gè)領(lǐng)域，需要付出數(shù)百萬的一次性改裝成本，以及每年上百萬的流量成本，而這些流量如果不能很好的運(yùn)營變現(xiàn)，就會(huì)成為航空公司巨大的包袱。可見，航空公司作為一個(gè)從事位移服務(wù)的航空運(yùn)輸企業(yè)，在各方面并沒有做好將IFC進(jìn)行成功商業(yè)運(yùn)營的準(zhǔn)備。

雖然航空公司有服務(wù)提升和數(shù)字化的需求和驅(qū)動(dòng)，但在后疫情時(shí)代，指望航空公司積極投入的可能性并不高。既然空中互聯(lián)入口這么稀缺，有沒有可能采用第三方買單的方式來推動(dòng)IFC的規(guī)模商用呢？也曾有一批民營企業(yè)擼著袖子大膽嘗試，但由于沒有正向的商業(yè)模式，盲目投入其中的民營小散們紛紛折戟沉沙。

探究美國IFC發(fā)展歷程可知，美國IFC歸功于3G ATG的成功，后來又有了Ku衛(wèi)星方案解決跨洋問題，再到后來高通量衛(wèi)星解決帶寬容量瓶頸……美國航空公司在IFC選擇決策時(shí)，可選技術(shù)路線比較單一，反而一步一步發(fā)展起來了。

反觀國內(nèi)呢？從4G ATG到5G ATG，從Ku機(jī)載衛(wèi)星，到高通量Ku、Ka，不管是哪種技術(shù)路線，都會(huì)發(fā)現(xiàn)有這樣或者那些的不完美：5G ATG很美，但網(wǎng)絡(luò)還沒有建成，還有重重困難有待克服；Ku高通量覆蓋特別好，但容量未來擴(kuò)展空間似乎不如Ka；Ka未來似乎很美，但今天的覆蓋又一般；對于追求完美解決方案的人來說，今天真不知道怎么選，選擇性障礙也讓一部分人選擇再等等，從4G等到了5G，從傳統(tǒng)衛(wèi)星等到了高通量衛(wèi)星，當(dāng)然了未來還有更好的6G、LEO……

相比于飛機(jī)的其他系統(tǒng)，IFC是面向乘客的通信和內(nèi)容服務(wù)，跨越了航空、通信、互聯(lián)網(wǎng)三界，任何事情在某個(gè)領(lǐng)域里都比較簡單，就怕跨界。正如商業(yè)模式章節(jié)所述，單純的航空公司搞不定IFC這件事，單純的運(yùn)營商也搞不定IFC，當(dāng)然單純的互聯(lián)網(wǎng)公司也一樣。令人欣喜的是，2020年一些跨行業(yè)的合資公司橫空出世，給跨界創(chuàng)新帶來一縷亮色。只有讓專業(yè)的人做專業(yè)的事，解決了跨界融合創(chuàng)新的問題，方能走出一條IFC規(guī)模發(fā)展之路。

隨著國家5G戰(zhàn)略逐步落地，人們對空中互聯(lián)的需求日益迫切，航空公司在后疫情時(shí)代服務(wù)急需轉(zhuǎn)型升級，數(shù)字化需求日益迫切，再加上5G to B的應(yīng)用創(chuàng)新層出不窮，跨界協(xié)同合作力度不斷加大，高通量衛(wèi)星和ATG網(wǎng)絡(luò)持續(xù)建設(shè)部署……筆者相信，空中互聯(lián)IFC的春天即將到來。

20年的通信行業(yè)經(jīng)驗(yàn)（通信規(guī)劃、通信設(shè)計(jì)、技術(shù)研究、政策咨詢、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)、客戶服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全），見證了中國移動(dòng)通信的興起；2014進(jìn)入航空互聯(lián)網(wǎng)（跨界），3年以上電子制造，ATG運(yùn)營，衛(wèi)星運(yùn)營和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。