文 | 許音

東方航空產業(yè)投資有限公司

隨著航空客運量的增加，民航通信網絡亟需擴充通信容量以滿足機上乘客日益增長的通信需求。歐美等發(fā)達國家的機上互聯(lián)業(yè)務起步于2006 年，美國聯(lián)邦航空局（FAA）、歐洲航空安全局（EASA）開放機上WiFi 供乘客使用。2008 年，美國航空率先安裝基于空地通信（ATG）技術的機上網絡；2012 年，美國西南航空公司部署基于Ku 衛(wèi)星的機上網絡；2014 年，捷藍航空采用Ka 衛(wèi)星技術提供機上網絡服務。歐洲機上互聯(lián)主要采用寬體機衛(wèi)星方案，部分窄體機采用ATG+衛(wèi)星混合組網的方案。2014 年 12 月，工信部原則上同意中國電信與東航進行國際遠程航線機上通信服務的商業(yè)測試。2017年9 月，中國民航局放寬了機上使用電子設備PED的限制[1]，為旅客使用自有設備接入機上互聯(lián)網創(chuàng)造了便利條件。2020 年4 月衛(wèi)星互聯(lián)網納入國家“新基建”，機上互聯(lián)作為衛(wèi)星互聯(lián)網的重要組成部分，獲得了快速發(fā)展契機，商業(yè)價值逐步顯現(xiàn)。

一、機上互聯(lián)的技術路徑

目前在用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)包括第四代海事衛(wèi)星航空業(yè)務（SBB）、基于甚小口徑天線系統(tǒng)（VSAT）技術的Ku 或Ka 頻段衛(wèi)星，均屬于高軌道衛(wèi)星。近年來，以星鏈（Starlink）為代表的低軌道衛(wèi)星快速發(fā)展，以其成本低、發(fā)射周期短、數(shù)量多的特點，正在快速占據(jù)低軌軌道資源，未來將成為衛(wèi)星通信領域的重要一極。

1．海事衛(wèi)星

海事衛(wèi)星航空設備具備為航空公司運行中心（AOC）及航空信息管理提供語音通信、數(shù)據(jù)傳輸、傳真業(yè)務（包括視頻）等客戶化能力，可以為駕駛艙應急通信、運行控制通信、飛機維修通信、醫(yī)療救助通信等方面提供服務。海事衛(wèi)星通信受國際公約保護，因而成為飛機前艙通信的首選。在國內，海事衛(wèi)星航空通信由民航數(shù)據(jù)公司和交通信息中心聯(lián)合提供服務。第五代海事衛(wèi)星全球快遞GX（Global Xpress）業(yè)務可以提供基于Ka 頻段全球覆蓋的高通量高速衛(wèi)星互聯(lián)網接入服務[2]。

2．Ku/Ka 衛(wèi)星

Ku 和Ka 衛(wèi)星是當前主流的機上互聯(lián)方案，相比Ku 衛(wèi)星，Ka 衛(wèi)星具有帶寬高、頻率資源豐富、單位使用成本低等特點，兩者均可以通過多點波束及頻率復用實現(xiàn)高通量。目前國內自主建設的高通量衛(wèi)星有中星16 號（Ka）、中星26 號（Ka）和亞太6D（Ka+Ku），覆蓋東部沿海地區(qū)和亞太地區(qū)。通過松下航電等提供的組網服務可覆蓋全球主要航線。

3．低軌衛(wèi)星

低軌衛(wèi)星相較于中高軌衛(wèi)星，通信時延低、傳輸速率高，但是低軌衛(wèi)星移動速度快，需要基于動態(tài)的網絡信息保持穩(wěn)定的連接，現(xiàn)有基于高軌衛(wèi)星設計的衛(wèi)星通信方案不再適用，機載設備終端也需要相應更換。低軌衛(wèi)星的代表是太空探索技術公司（SpaceX）推出的Starlink 系統(tǒng)，將為航司提供“高速、低延遲、全球聯(lián)網的飛行互聯(lián)網”。可以預見，低軌衛(wèi)星未來將在機上互聯(lián)產業(yè)中占據(jù)重要地位。

4．手機直連衛(wèi)星

傳統(tǒng)衛(wèi)星電話方案需要使用專用衛(wèi)星電話天線，通過衛(wèi)星鏈接到地面信關站，再接入地面公共網絡實現(xiàn)通信功能。該模式下通常采用C/Ku/Ka 等衛(wèi)星專用頻段，通常應用在專用領域，典型的包括天通一號、銥星、全球星（GlobalStar）等。手機直連衛(wèi)星是2022 年出現(xiàn)的新技術，目前技術路線尚未統(tǒng)一，除蘋果和高通有專有解決方案外，SpaceX、領克公司（Lynk Global）和AST 空間移動公司（AST SpaceMobile）等衛(wèi)星供應商及電信運營商也在推出各自的直連模式。盡管目前手機直連衛(wèi)星還處于起步階段，主要商業(yè)功能為接發(fā)短信，但技術正在快速迭代，未來可能對傳統(tǒng)衛(wèi)星方案形成替代。

二、 技術路徑對比分析

1．商業(yè)成熟度：Ku（高通量）＞Ka（高通量）

Ku 是現(xiàn)階段裝機量最多的方案，Ku 衛(wèi)星的全球布局較為充分，商業(yè)化運營歷程更長，在此基礎上已形成較為成熟的商業(yè)模式。

Ka 頻段目前主要供應商為衛(wèi)訊公司（Viasat），已在國內窄體機上實現(xiàn)商用。目前 Ka 頻段的衛(wèi)星資源少于Ku 頻段，但隨著中星26 號的成功發(fā)射，Ka網絡對中國全境及周邊的覆蓋得到進一步完善。

機上互聯(lián)網技術成熟度見表1。

2．運營成本：Ka 或Ku（高通量）＜Ku

Ku 頻段下，網絡流量價格在1.20 元/MB。2020 年下半年商用的亞太6D Ku 高通量衛(wèi)星，將國內航線流量價格降低至約0.4 元/MB，國際航線成本降低至約1.0 元/MB。作為容量更大的Ka 頻段，成本與Ku 高通量和ATG 方案較為接近，均為約0.4/MB。低軌衛(wèi)星是目前行業(yè)看好的技術方案，根據(jù)中國電信的估計，其成本有望實現(xiàn)0.2 元/MB以下，亦有衛(wèi)星運營商表示低軌衛(wèi)星相較于傳統(tǒng)同步衛(wèi)星成本有望節(jié)約4/5，但目前低軌衛(wèi)星尚未在航司實現(xiàn)商用。

三、 技術路徑趨勢分析

1．低軌衛(wèi)星占據(jù)主流地位

低軌衛(wèi)星滲透率不斷提高。2022 年以來，越來越多基于低軌衛(wèi)星的互聯(lián)方案開始推出。夏威夷航空宣布和Starlink 合作為乘客免費提供機上互聯(lián)服務。根據(jù)Space Capital 預測[3]，2023 年衛(wèi)星通信行業(yè)理論容量可達97Tbit/s，其中低軌衛(wèi)星占比83%，中軌衛(wèi)星11%，高軌衛(wèi)星6%。到2026年，理論容量將突破218Tbit/s，其中低軌衛(wèi)星占比91%，中軌衛(wèi)星5%，高軌衛(wèi)星4%。低軌衛(wèi)星將占據(jù)絕對主流地位。伴隨著低軌衛(wèi)星的爆發(fā)式增長，軌道資源被迅速消耗，預計到2029 年，地球近地軌道資源將接近飽和。

2．Ka 衛(wèi)星取代Ku 衛(wèi)星

這一趨勢主要是由Ku 頻段資源趨于枯竭所致，新的通信需求將轉向Ka 頻段。Ka 衛(wèi)星容量可達Ku 衛(wèi)星容量的100 倍以上，單位使用成本大幅降低，對機上互聯(lián)商業(yè)運營具有重要意義。目前各主要供應商多采用Ka 頻段為主推方案。

3．手機直連衛(wèi)星可能超預期發(fā)展

手機直連衛(wèi)星目前在救援領域已有實際應用案例，展示了該項技術在特殊場景下的應用潛力。監(jiān)管機構正在制定相應的政策框架以推動該項技術大規(guī)模發(fā)展。2023 年3 月16 日，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）通過了關于手機直連衛(wèi)星的SCS 規(guī)則提案[4]，為了使手機直連衛(wèi)星有機會大規(guī)模交付，更多的頻譜波段在全球范圍內走向全面的單一網絡，監(jiān)管機構現(xiàn)在就需要制定框架來支持其發(fā)展。一個可供參考的案例是：手機收發(fā)短信始于1998 年，到2010 年4G 通信技術商用，經歷了12 年時間。手機直連衛(wèi)星僅需解決手機和衛(wèi)星的連接問題，技術難度遠低于從2G 升級至4G 通信技術，研發(fā)周期也會相應縮短。政策支持加上技術迭代可能推動手機直連衛(wèi)星超預期發(fā)展。

綜上所述，衛(wèi)星通信在未來仍將是主流的機上互聯(lián)技術，低軌衛(wèi)星的出現(xiàn)增加了資源供給，衛(wèi)星互聯(lián)的成本有望進一步降低。高軌（高通量）衛(wèi)星短期內發(fā)展速度慢于低軌衛(wèi)星，但其地位不可能被完全替代。低軌衛(wèi)星、高軌（高通量）衛(wèi)星在技術上存在一定的互補關系，在未來相當長的時期內將會共存。手機直連衛(wèi)星在 C 端構成上述三者的替代，雖然目前尚處于初級階段，但潛力巨大。

四、全球機上互聯(lián)機隊概況

1．機隊整體布局

根據(jù)Valour Consultancy[5]的數(shù)據(jù)，截至2022年第2 季度，全球具有機上互聯(lián)功能的機隊規(guī)模攀升至9835 架，其中窄體機占據(jù)了半壁江山。按技術方案分類，Ku 頻段衛(wèi)星最為主流，共4780 架；Ka 頻段衛(wèi)星增長最快，共2806 架；ATG 方案保持穩(wěn)定，共1473 架；L 頻段衛(wèi)星呈逐年下降趨勢，共462 架。

2．國際航司分布

全球行業(yè)排名靠前的互聯(lián)機隊前5 名均為美國航司。截至2022 年第2 季度，美國航空的互聯(lián)機隊規(guī)模已達1422 架，全球排名第一。達美和美聯(lián)航分列二、三位，機隊規(guī)模分別為1197架和1133架。美國以外擁有規(guī)?；ヂ?lián)機隊的航司分別為阿聯(lián)酋航空（248 架，排名第六），英航（220 架，排名第八），漢莎（211 架，排名第九）和全日空（196架，排名第十）。

3．國內航司分布

目前除國航和川航在窄體機有小規(guī)模改裝的嘗試外，其余航司均以寬體機的布局為主。在用和待交付的機隊規(guī)模為269 架，其中東航、南航、國航三大航擁有203 架，占比75%；東航擁有115 架，超過了南航和國航的總和，是互聯(lián)機隊的絕對主力。除三大航外，海航、川航等也擁有少量互聯(lián)機隊，值得注意的是，川航在互聯(lián)機隊發(fā)展上采取了差異化方案，使用Ka 方案配置了15 架A320，使其成為國內規(guī)模最大的窄體機互聯(lián)機隊。

4．主要供應商

美國在機上互聯(lián)領域起步較早，目前行業(yè)內主流的供應商多為美國企業(yè)（表2）。Intelsat 是全球機上互聯(lián)最大的設備供應商，截至2022 年第2 季度全球裝機量達3040 架。松下航電位列第二，全球市場份額22%，國內市場份額排名第一，為除南航15 架A350 外的所有寬體機提供服務。Ka 頻段衛(wèi)星方案供應商Viasat 排名第三，目前全球裝機量近1900 架，但其尚有1055 架尚未交付的訂單，主要客戶為美國西南航空。2023 年3 月，Viasat 宣布其將為達美提供超1000 架的機上互聯(lián)設備，市場份額或將超過Intelsat。

國內有中電科航電、中國衛(wèi)通等在細分領域擁有一定技術優(yōu)勢的供應商（表3）。但總體而言，國內供應商在技術水平、服務能力、裝機數(shù)量上與美國供應商存在相當大的差距。

表2 國際主要供應商

表3 國內主要供應商

五、機上互聯(lián)商業(yè)應用拓展

1．前艙應用

前艙應用主要包括安全數(shù)據(jù)傳輸（飛行數(shù)據(jù)、艙內視頻數(shù)據(jù)、飛機位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)、飛機健康監(jiān)控數(shù)據(jù)等）、氣象服務、事故調查等，涉及空管通信業(yè)務和航空公司通信業(yè)務，在無線電頻率分配和機載設備方面有著較高的安全等級，無法由前文所述主要應用在后艙的技術及配套航電設備所取代。但隨著技術的發(fā)展，飛機飛行時產生的海量數(shù)據(jù)需要更高的帶寬支持以實現(xiàn)航班的精細化運行、安全飛行和智能機務。目前以漢莎為代表推出的數(shù)字化飛機，是機上互聯(lián)在飛機前后艙一體化應用方面的新技術。其核心原理是通過后艙的高速互聯(lián)通道支持前艙的數(shù)字分析、處理和傳輸，做到空地快速通信及聯(lián)合決策。表4 為數(shù)字化飛機和傳統(tǒng)前艙衛(wèi)星通信4 分鐘方案成本比較。

表4 數(shù)字化飛機和傳統(tǒng)前艙衛(wèi)星通信4 分鐘方案成本比較

以前艙的4 分鐘應急通話為例（表4），2022年6 月1 日，民航局飛標司推動在《“十四五”民用航空安全生產專項規(guī)劃實施方案》中，將基于高通量 Ka/Ku 衛(wèi)星的前后艙協(xié)同應用試點列入飛標司的重點工作，用于 4 分鐘應急和監(jiān)控能力提升等。

2．后艙應用

后艙應用按不同的商業(yè)模式可分為流量收入、機上廣告收入、增值內容收入和交叉銷售收入四類，具體如下：

（1）流量收入

直接由乘客或第三方向航司支付的機上互聯(lián)費用，一般以流量或上網時長計費，主要推廣形式包括規(guī)定時間內免費試用后以付費形式繼續(xù)使用。短期來看，流量收入依然是全球航司機上互聯(lián)最主要的收入來源，為航空公司提供了輔助收入的新選擇。

（2）機上廣告收入

不少海外航司已開始免費提供空中上網服務。美國航空在裝載了Viasat 機型上測試免費WiFi，乘客只需看一條廣告視頻即可免費使用30 分鐘WiFi。隨著海外航司在機上互聯(lián)商業(yè)模式創(chuàng)新方面的不斷探索，未來將演化出更多元化的收費模式，如將成本轉嫁或部分轉嫁至在線旅游（OTA）、銀行、商旅出行上下游或其他與航司有潛在廣告業(yè)務合作需求的第三方。

（3）增值內容收入

通過提供現(xiàn)場直播內容、點播視頻和機載娛樂系統(tǒng)綁定服務（W-IFEC）等獲得的收入。捷藍航空于2015 年與亞馬遜達成協(xié)議加入其Prime 會員項目，為Prime 會員免費提供即時視頻服務，會員乘客可利用個人設備連接捷藍航空的機上WiFi觀看。通過該服務，Prime 會員可觀看亞馬遜的原版節(jié)目、流電視和電影，而非會員乘客可租購亞馬遜即時視頻店鋪中的節(jié)目。

（4）交叉銷售收入

除上文中提到的商業(yè)模式外，機上互聯(lián)業(yè)務還可以增加航司的交叉銷售機會。以吉祥航空為例，用戶購買WiFi 產品后可領取優(yōu)惠券用于購買機票時抵扣。

3．商業(yè)模式的演進

機上互聯(lián)業(yè)務屬于航司向乘客提供的差異化服務，具有明顯的C 端屬性。當航司逐漸將該項服務培育成旅客出行的剛需后，機上互聯(lián)的商業(yè)價值和發(fā)展前景也將更為清晰和明朗，有利于吸引第三方的參與和布局。雖然終端用戶依然為乘機旅客，機上互聯(lián)的商業(yè)模式將由A2C（A 即航司）逐漸向B2C 過渡。這一商業(yè)模式的演進，在豐富了收入來源的同時，也對航司和服務商提出了新的挑戰(zhàn)，可概括為三種矛盾。

（1）快速增長的流量需求與有限的衛(wèi)星資源之間的矛盾

機上互聯(lián)商業(yè)模式的發(fā)展必然導致機上流量需求劇增，衛(wèi)星資源的增長速度可能無法滿足流量需求，尤其是在占據(jù)絕對供給份額的低軌衛(wèi)星方面。可通過部署ATG 方案、簽訂長期流量采購協(xié)議、向產業(yè)鏈上游延伸等方式加大對流量資源的獲取進行應對。

（2）多維度需求與單一化運營能力之間的矛盾

多維度需求主要針對航司和旅客而言。一方面，機上互聯(lián)產業(yè)鏈各參與方運營能力較為單一，航司需要對接原始設備制造商（OEM）、航電設備供應商、系統(tǒng)集成商、電信運營商和機上互聯(lián)服務商等多個相關方，迫切需要具備產業(yè)鏈垂直整合能力和全流程管理能力的供應商以解決傳統(tǒng)模式下航司一對多的痛點。另一方面，不同旅客對互聯(lián)網接入的需求也存在較大差異，年輕用戶的社交需求，商旅出行的移動辦公需求等，需要結合航司本身的客群特征形成差異化、定制化的機上互聯(lián)產品矩陣。由于機型眾多且單個航司的機隊規(guī)模較小，航司也應對投入產出比進行相對精細的財務測算以判斷機上互聯(lián)服務能否形成規(guī)模效應。

（3）便捷的上網體驗和喪失場景控制權之間的矛盾

限制較多且相對固定的客艙環(huán)境有利于場景控制，但技術的發(fā)展對此提出了挑戰(zhàn)。互聯(lián)網接入越通暢，旅客對客艙與地面環(huán)境的差異接受度就越低，航司對客艙場景的掌控力也越弱，手機直連衛(wèi)星技術的發(fā)展增加了航司喪失場景控制力的風險。在機上互聯(lián)領域，航司要避免淪為類似電信運營商在移動互聯(lián)領域所承擔的“通道”角色，一是要向上游發(fā)展，掌控更多的衛(wèi)星資源；二是要提供有特色的內容產品，基于旅客不同的機上互聯(lián)需求提供個性化、精準化、自助化、智能化的旅客服務。

六、結語

對于航司而言，機上互聯(lián)商業(yè)模式在寬體機上已經驗證可行，應盡快推進全機隊互聯(lián)布局，有利于統(tǒng)一服務標準，提升旅客體驗，增加航司輔營收入，促進機票銷售。同時，作為具備高度互聯(lián)網屬性的創(chuàng)新業(yè)務，機上互聯(lián)業(yè)務也要加快形成相對豐富的產品矩陣。單一維度的產品分類已不能滿足旅客日益豐富的使用需求。要結合客艙場景定制不同網速、流量、時長的機上互聯(lián)產品。另一方面，手機直連衛(wèi)星技術一旦大規(guī)模部署，將對現(xiàn)有機上互聯(lián)模式帶來降維打擊，航司也應高度關注手機直連衛(wèi)星的技術進展。