机载WIFI的全球发展现状及趋势展望

　　再谈空中互联（IFC）那些事
　　文 | 谢鹰
　　1.背景
　　阳春三月，春暖花开，国内疫情基本稳定，国外新冠疫情也趋向好转，民用航空运输业开始触底反弹，一面是5G如火如荼，一面是空中无网的盲区，落后的空中互联现状与人们日益增长的需求形成鲜明对比，空中互联（IFC）再次成为关注的焦点。
　　2. IFC发展现状
　　（1）美国
　　从2008年Aircell推出基于3G的ATG空中互联业务后，美国主流航空公司开始部署基于ATG技术的空中互联（IFC），2012年Ku卫星IFC解决方案在美西南航空公司落地，2014年Ka卫星IFC解决方案也在捷蓝航空部署，再到后来有了高通量Ku、Next G ATG，截止到今天美国几乎所有的民航飞机均实现了空中互联IFC。
　　（2）欧洲
　　从2006年Onair推出空中基站业务后，欧洲航空公司陆续加装L波段、Ku频段卫星空中互联，美国一些卫星系统集成商也在欧洲推广美国成功经验，随着海事卫星Ka卫星系统推出，海事卫星也加入了IFC宽带竞争之中，海事卫星为了更好盘活其S频段卫星资源，联合空客、德电、Thales推出了基于S频段的EAN（欧洲航空网），究其核心就是利用S频率做的ATG网络+S频段卫星补盲的空中互联解决方案。大部分宽体机选择了卫星解决方案实现IFC，而窄体机也有部分飞机选择了EAN网络。
　　（3）中国
　　中国的IFC基本跟美国同时起步，无论是ATG还是卫星，由于种种原因，截止到今天，仅有东航实现了宽体机机队空中互联IFC，采用了Ku卫星解决方案，还有南航、海航、国航、厦航、川航、吉祥等航空公司的B787或者A350实现了空中互联，而占80%规模的窄体飞机，目前仅有2架飞机实现了Ku、Ku/Ka的空中互联改装。ATG历经十余年的酝酿、实验，到今天仍停留在3架飞机的商用实验阶段，当然ATG也从4G ATG升级演化为5G ATG。总而言之，空中互联IFC在中国仍未规模商用。
　　（4）其他
　　东南亚、中东等其他地区航空，基本选择了卫星解决方案，有传统Ku卫星解决方案，也有高通量Ku卫星解决方案，也有Ka卫星解决方案，空中互联的飞机比例也不是特别高，主要集中在宽体机和全服务航空公司上，当然也有特例，比如亚航。
　　3. IFC发展趋势
　　空中互联IFC，呈现ATG和卫星两大技术路线，而卫星技术也分为同步轨道卫星（GEO）和中低轨道卫星（LEO）两类。
　　（1）ATG发展趋势
　　ATG技术缘起于3G技术，在美国得到了较为成功的商业应用，后来到了4G ATG阶段，主要以商业实验为主，无论是中国的商用实验，亦或是澳洲的商用实验，最后在欧洲EAN网络中，实现了4G ATG的规模商用，随着5G建设如火如荼地展开，目前4G ATG开始向5G ATG升级演进，利用5G+相控阵天线技术，困扰ATG的专用频率问题也得到一定的缓解，电信运营商纷纷拿出自己的5G频率，通过相控阵天线技术，实现天地同频部署。当然，这并非真正的天地同频，一方面选用行业应用频率、室内覆盖频率，非大网广覆盖频率，另一方面通过相控阵天线技术将5G ATG的干扰控制在ATG基站周围比较小的范围内而已，这样一些行业应用的频率就可以在5G ATG中得以应用，大大的拓展了ATG的频率选择，也不可避免的增加了相控阵天线的成本。
　　（2）GEO卫星
　　目前较为成熟的空中互联IFC解决方案，均采用了GEO卫星，频段也有Ku频段和Ka频段卫星之分，随着高通量卫星（HTS）技术成熟，无论是Ku还是Ka卫星，未来都采用了高通量卫星技术，其实无论是Ku还是Ka卫星，对于空中互联IFC来说，不存在Ka比Ku先进之说，只是Ku的可用频率相比Ka少些而已。对于具体航空公司的机队而言，只需关心目前的卫星资源是否能满足空中互联IFC需求即可，Ku亦或是Ka本身区别并不大。
　　天线也以传统机械喇叭口天线为主，由于传统机械卫星天线有大量的机械齿轮传动装置，其整流罩也相对较大，高度也在30-40厘米左右，一直受到航空公司的诟病，但由于其在高纬度地区较好的天线性能，目前高通量卫星主流解决方案仍为机械卫星天线，虽然也有些解决方案供应商推出相控阵天线解决方案，但由于其高纬度地区的入射角问题，以及成本问题，所以并不是主流解决方案。
　　（3）LEO星座
　　相比于GEO卫星，LEO星座轨道位置在几百公里位置，相比3万多公里的同步轨道，其通信时延大大降低，同时由于LEO星座相对于地面运动状态，因此LEO星座无法做到区域覆盖，基本都是面向全球覆盖部署，同时LEO星座相较于GEO卫星能较好的解决极地的覆盖问题，LEO星座运动的特征已经让现有的机械卫星天线无法在LEO星座下工作，因此相控阵天线成为LEO卫星天线的必选项。
　　但由于LEO星座投资巨大，目前除了美国SpaceX的Starlink有部分商业运营之外，其他LEO星座基本处于试验概念阶段，因此大家都知道相控阵天线是未来卫星天线的最终选择，而当前由于LEO没有大规模商用，相控阵天线往往处于规模商用前期阶段，笔者认为在相控阵天线没有在地面、车辆、轮船上大规模使用之前，谈机载相控阵天线应用有些偏早。目前在LEO星座没有开始规模部署之前，GEO仍然是卫星应用的主力军。
　　4.探诊IFC
　　国内的空中互联IFC基本与美国开始部署的时间不相上下，为何一直不温不火？笔者投身这一领域7年有余，除了东航宽体机有一定规模的IFC改装外，其他航空公司仅有部分宽体机线装了卫星IFC设备，此外再无其他作为，乘客也并未切实感受到空中互联IFC给飞行生活带来的变化。
　　笔者认为有如下因素：
　　（1） 商业模式
　　IFC之所以没有大规模普及的核心原因是商业模式问题，IFC的一次性投资相较于飞机常规的娱乐设备，并不算贵的离谱，但航空公司往往愿意花巨资去引进飞机、改造客舱，而不愿意去进行IFC改装，是因为截至今天，国内外并没有一个成功的商业案例。IFC跨越了航空、通信、互联网三个领域，需要付出数百万的一次性改装成本，以及每年上百万的流量成本，而这些流量如果不能很好的运营变现，就会成为航空公司巨大的包袱。可见，航空公司作为一个从事位移服务的航空运输企业，在各方面并没有做好将IFC进行成功商业运营的准备。
　　虽然航空公司有服务提升和数字化的需求和驱动，但在后疫情时代，指望航空公司积极投入的可能性并不高。既然空中互联入口这么稀缺，有没有可能采用第三方买单的方式来推动IFC的规模商用呢？也曾有一批民营企业撸着袖子大胆尝试，但由于没有正向的商业模式，盲目投入其中的民营小散们纷纷折戟沉沙。
　　（2） 技术路线选择之困
　　探究美国IFC发展历程可知，美国IFC归功于3G ATG的成功，后来又有了Ku卫星方案解决跨洋问题，再到后来高通量卫星解决带宽容量瓶颈……美国航空公司在IFC选择决策时，可选技术路线比较单一，反而一步一步发展起来了。
　　反观国内呢？从4G ATG到5G ATG，从Ku机载卫星，到高通量Ku、Ka，不管是哪种技术路线，都会发现有这样或者那些的不完美：5G ATG很美，但网络还没有建成，还有重重困难有待克服；Ku高通量覆盖特别好，但容量未来扩展空间似乎不如Ka；Ka未来似乎很美，但今天的覆盖又一般；对于追求完美解决方案的人来说，今天真不知道怎么选，选择性障碍也让一部分人选择再等等，从4G等到了5G，从传统卫星等到了高通量卫星，当然了未来还有更好的6G、LEO……
　　（3） 跨界创新
　　相比于飞机的其他系统，IFC是面向乘客的通信和内容服务，跨越了航空、通信、互联网三界，任何事情在某个领域里都比较简单，就怕跨界。正如商业模式章节所述，单纯的航空公司搞不定IFC这件事，单纯的运营商也搞不定IFC，当然单纯的互联网公司也一样。令人欣喜的是，2020年一些跨行业的合资公司横空出世，给跨界创新带来一缕亮色。只有让专业的人做专业的事，解决了跨界融合创新的问题，方能走出一条IFC规模发展之路。
　　5.笔者观点
　　随着国家5G战略逐步落地，人们对空中互联的需求日益迫切，航空公司在后疫情时代服务急需转型升级，数字化需求日益迫切，再加上5G to B的应用创新层出不穷，跨界协同合作力度不断加大，高通量卫星和ATG网络持续建设部署……笔者相信，空中互联IFC的春天即将到来。
　　作者介绍
　　谢鹰
　　老鹰漫谈坛主
　　深圳市多尼卡电子副总裁
　　20年的通信行业经验（通信规划、通信设计、技术研究、政策咨询、网络运行维护、客户服务、网络安全），见证了中国移动通信的兴起；2014进入航空互联网（跨界），3年以上电子制造，ATG运营，卫星运营和互联网业务运营经验。