謝鷹

摘 要：伴隨著航空互聯(lián)網(wǎng)帷幕拉開，機載衛(wèi)星通信近年來熱度越來越高，各種媒體不斷有SBB、Ku、2Ku、Ka、HTS等專業(yè)術語出現(xiàn)，萬米高空發(fā)微博、看春晚、能上網(wǎng)了等熱點新聞不斷付諸媒體頭條。移動互聯(lián)網(wǎng)服務的最后一個信息孤島——飛機客艙，逐步被機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)解決，移動互聯(lián)網(wǎng)的觸角終于登上萬米高空，航空旅客們終于逐步擺脫飛行途中漫長、枯燥且與世隔絕的飛行苦日子，開始體驗云端娛樂、嗨購且時時在線的旅途好生活。

機載衛(wèi)星通信技術到底是一種什么樣的技術，具備哪些技術特點，其系統(tǒng)的構成是什么樣的，未來發(fā)展趨勢是什么？本期老鷹漫談，幫你揭開機載衛(wèi)星通信神秘面紗，帶你探究機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢。

關鍵詞：機載（航空）通信；Ku通信；2Ku通信；Ka通信；HTS通信

1、機載衛(wèi)星通信簡介

機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)并非今日才出現(xiàn)的新鮮玩意，目前在我國承擔青藏高原地區(qū)飛行任務的飛機以及執(zhí)行跨洋飛行的寬體飛機很早就要求安裝了基于L波段的機載海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主要用于解決ATC空中交通控制，這些飛機由于沒有陸基VHF系統(tǒng)支撐，無論是語音、ACARS均通過機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳送。民航局為加強AOC語音指揮暢通，要求加裝機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)也屬于這個范疇。

以上說的機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)過去主要用于前艙通信需求，隨著客艙寬帶上網(wǎng)需求越來越迫切，機載海事衛(wèi)星系統(tǒng)推出了SBB業(yè)務（N*432kbps）用于客艙Wi-Fi接入，歐洲Onair陸續(xù)在數(shù)百架飛機上做了改裝。SBB業(yè)務基于L波段衛(wèi)星資源，由于L波段頻率有限，總體帶寬資源非常有限，加之SBB速率有限，現(xiàn)有海事衛(wèi)星通信在客艙應用并未大規(guī)模推廣。

2、機載衛(wèi)星天線的幾種形態(tài)

機載Ku/Ka衛(wèi)星天線隨著技術發(fā)展，有機械式、機械分段陣列天線、相控陣天線等多種天線形態(tài)。

機械式Ku/Ka天線，如松下航電、Aerosat、Tcom、ROW44等天線均采用機械式衛(wèi)星天線，依靠水平、垂直機械伺服系統(tǒng)實現(xiàn)天線精準對星。

由于機械式衛(wèi)星天線，使用了馬達等機械部件，設備可靠性相比存電子部件大大降低，同時在接近赤道地區(qū)由于機械式天線對星波形畸變，導致鄰星干擾增加，往往通過降低發(fā)射功率方式，確保干擾水平可控，速率也大打折扣。

隨著天線技術發(fā)展，美國GoGo公司推出了基于機械分段陣列天線，如2Ku天線，2Ku使用的是機械分段陣列天線。這些天線使用了新一代的機載天線設計。與物理指向目標衛(wèi)星不同，這些天線可以通過機械旋轉一系列具有共振特性的內部板，在所需方向上創(chuàng)造光束。相比機械式衛(wèi)星天線，在水平面上仍存在馬達，但在垂直面上，不再采用機械方式，而采用電子調整方式，降低了天線厚度，使得天線雷達罩迎風面更小，氣流特性更好，相比傳統(tǒng)機械式雷達罩更省油，同時由于電子調整，在赤道等低緯度地區(qū)，天線輻射圖可以更加精準，鄰星干擾可控，同時由于發(fā)射、接收天線分開，使得2Ku速率相比傳統(tǒng)機械式更高，基本達到了翻倍的能力。

雖然GoGo的2Ku技術有了很大進步，但在水平面仍然使用機械調整方式，更加先進的相控陣天線技術也逐步由實驗室進入商用。

在軍事領域，PAA相控陣天線技術進行應用，可以預見PAA相控陣天線很快也會在民航領域商用。PAA相控陣天線，不再有任何機械部件，天線更薄，可靠性更高，天線不再需要安裝在雷達罩下，天線甚至可以安裝在機翼上，天線改裝及燃油經(jīng)濟性方面將大大提升。

當前國內試驗的Ku天線均為機械式，2016年美國GoGo大力推廣2Ku機械分段陣列天線，預計3-5年后，商用的航空PAA相控陣天線也將出現(xiàn)，可以預見未來飛機機載衛(wèi)星天線將隨著技術發(fā)展，呈現(xiàn)越來越小型化，更加扁平，安裝更加靈活，更加節(jié)省燃油消耗。

3、機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)構成

機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)由三部分組成，分別是空間段、地面段、以及機載段。

●空間段，顧名思義，指的是通信衛(wèi)星，主要指衛(wèi)星轉發(fā)器。目前覆蓋我國傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星只有中星6A、10、11、12，亞洲5、6、7，亞太5、6、7、9等幾顆可用衛(wèi)星，由于Ku轉發(fā)器資源利用率高（高于70%）可用于機載業(yè)務Ku轉發(fā)器資源十分有限。覆蓋亞太地區(qū)IPSTAR（泰星）是Ku HTS衛(wèi)星，IPSTAR覆蓋我國容量有12G帶寬容量，航空移動業(yè)務尚未開展。我國自有的Ku HTS衛(wèi)星尚未發(fā)射，最早也要2018年發(fā)射；我國2017年將發(fā)射第一顆Ka商用衛(wèi)星，海事衛(wèi)星GXpress第四顆衛(wèi)星預計下半年發(fā)射。

●地面段，主要指地面上負責發(fā)送和接收衛(wèi)星信號以及對衛(wèi)星網(wǎng)絡進行管理的地面設施，通常稱為地面站，包括天線、射頻、主站Hub以及網(wǎng)管系統(tǒng)和網(wǎng)絡運營中心（NOC）等設備/設施。

●機載段，指的是位于飛機上的通信設備，包括機外天線、天線控制單元、高功放、調制解調器以及艙內無線接入設備。

4、機載衛(wèi)星通信發(fā)展建議

衛(wèi)星通信系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢和方向是Ka頻段和HTS技術應用。但考慮到我國尚不具備Ka商用以及Ku HTS商用條件（IPSTAR目前尚未在航空移動業(yè)務上應用，正在升級改造）。機載衛(wèi)星通信應如何選擇成為擺在各航空公司面前的難題。

選擇成熟的傳統(tǒng)Ku機載衛(wèi)星通信解決方案，還是積極試驗，等待Ka/Ku HTS成熟？

國內目前可落地的機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括L波段的海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)和Ku波段的寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。海事GXpress第四顆衛(wèi)星（覆蓋我國）預計下半年發(fā)射，但是否能在我國落地尚未確認；我國最早Ka商用衛(wèi)星“中星16號”2017年發(fā)射，中國最早的Ku HTS商用衛(wèi)星預計2019年發(fā)射。

考慮到民航局對AOC語音通信適航要求，如果選用L頻段海事衛(wèi)星方案，充分利用其SBB鏈路為客艙Wi-Fi尋找一條窄帶天地互聯(lián)鏈路解決IM等文本通信需求，不乏是一種很好的選擇。

對于寬帶天地互聯(lián)鏈路技術選擇，考慮到監(jiān)管政策、技術選擇、帶寬資源、機載硬件、改裝和流量的投資收益率在目前還存在一定風險，也是先期開展試運行的關鍵原因之一，當前進行選擇規(guī)模裝機決策，均存在選擇性風險。與其押寶式一步到位，不如分階段部署實施，一方面探索不同技術方案商業(yè)模式，另一方面積極建設客艙Wi-Fi網(wǎng)絡，先行解決客艙娛樂問題，后續(xù)待技術驗證，商業(yè)模式清晰后，再進行機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)決策和部署。

5、結論

我們相信在2019-2020年，機載衛(wèi)星通信仍將以試驗和試運營的形式展開。航空公司可以開展空中互聯(lián)網(wǎng)試驗局或者分階段開始一期建設，也就是無論采用何種衛(wèi)星通信技術、何種天線形態(tài)都無法或缺的核心環(huán)節(jié)——艙內Wi-Fi，這樣既解決了艙內娛樂問題，又可進行商業(yè)模式驗證，同時留有接口以備隨時向成熟機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)平滑演進。