我國(guó)民航進(jìn)入衛(wèi)星寬帶上網(wǎng)1.0時(shí)代

劉悅（北京空間科技信息研究所）

一直以來(lái)，衛(wèi)星通信始終在“夾縫中求生存”。自20世紀(jì)90年代，地面通信快速發(fā)展，以低廉的價(jià)格、迅猛的發(fā)展和良好的用戶體驗(yàn)不斷擠占衛(wèi)星通信衛(wèi)星的生存空間，有限的用戶群一直是制約衛(wèi)星通信發(fā)展的瓶頸。然而，飛機(jī)空中上網(wǎng)卻始終是塊沒(méi)開發(fā)的“處女地”。隨著互聯(lián)網(wǎng)普及率越來(lái)越高，人們對(duì)飛行途中上網(wǎng)、通信的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。而衛(wèi)星通信系統(tǒng)現(xiàn)在正以其覆蓋廣、通信容量大、通信距離遠(yuǎn)、不受地理環(huán)境限制、質(zhì)量?jī)?yōu)、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，在民航通信領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越關(guān)鍵的作用。

1 國(guó)內(nèi)多家民航公司開展空中寬帶上網(wǎng)測(cè)試

近日，東方航空公司（簡(jiǎn)稱東航）與中國(guó)電信集團(tuán)公司合作進(jìn)行了國(guó)內(nèi)首個(gè)衛(wèi)星寬帶機(jī)上WiFi測(cè)試飛行（上海－北京往返航線），這標(biāo)志著空中互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開始向民航旅客開放服務(wù)。由于民航法規(guī)規(guī)定，手機(jī)在飛機(jī)飛行期間必須全稱關(guān)閉，包括帶有飛行模式的手機(jī)，因此通過(guò)衛(wèi)星上網(wǎng)的設(shè)備只能是iPad等各類平板電腦和筆記本電腦。

東航不是我國(guó)首家開展民航寬帶上網(wǎng)測(cè)試的航空公司。2014年4月，中國(guó)國(guó)際航空公司（簡(jiǎn)稱國(guó)航）北京－成都航線的兩架飛機(jī)也首次進(jìn)行了“空中寬帶系統(tǒng)”的測(cè)試，飛機(jī)上的旅客可以在飛機(jī)爬升至3000m以上的高度時(shí)連接機(jī)上的WiFi網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)飛機(jī)遇到氣流出現(xiàn)強(qiáng)烈的顛簸時(shí)，WiFi設(shè)備也會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。除了上述兩家航空公司，南方航空公司也曾表示將會(huì)提供機(jī)上上網(wǎng)服務(wù)，我國(guó)很快將會(huì)進(jìn)入民航寬帶上網(wǎng)1.0時(shí)代?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，飛機(jī)不再會(huì)是寬帶通信和互聯(lián)網(wǎng)接入的最后一個(gè)“信息孤島”，在飛機(jī)上接打電話的時(shí)代也會(huì)很快到來(lái)。

目前，世界上主要有兩種主流技術(shù)方式被用于實(shí)現(xiàn)地空互聯(lián)：地空寬帶無(wú)線通信技術(shù)；通信衛(wèi)星提供互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)。地空寬帶無(wú)線通信技術(shù)即利用鋪設(shè)在沿飛機(jī)航線或指定空域的地面基站，對(duì)空發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，形成地空通信鏈路，向空中的飛機(jī)提供高帶速寬通信服務(wù)。目前，美歐正在開展一系列航空低空通信項(xiàng)目，包括：L頻段數(shù)字航空通信系統(tǒng)（L-DACS）、Gogo等，國(guó)航也進(jìn)行了類似試驗(yàn)。

雖然地空寬帶通信系統(tǒng)具有通信容量大、用戶數(shù)據(jù)使用資費(fèi)低等優(yōu)勢(shì)，但通信設(shè)備建設(shè)工程卻異常龐大，需要在民航航線范圍內(nèi)都鋪設(shè)基站才能確保連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，并且僅限于國(guó)內(nèi)的陸地上空飛行時(shí)獲得穩(wěn)定連續(xù)的寬帶網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，而對(duì)于上網(wǎng)需要更加強(qiáng)烈的國(guó)際越洋航班則不適用。

也正因?yàn)榇?，此次東航所開展的測(cè)試是通過(guò)具有大容量Ku頻段的亞太－6通信衛(wèi)星提供空中寬帶上網(wǎng)服務(wù)。而國(guó)航開展的另一項(xiàng)衛(wèi)星通信試驗(yàn)則是利用L頻段“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”（Inmarsat）實(shí)現(xiàn)空中寬帶接入。此次東航利用Ku頻段寬帶衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)寬帶接入的理論速度為50Mbit/s，除去傳輸損耗等因素，實(shí)際最大帶寬為32Mbit/s。如果飛機(jī)上200多人同時(shí)上網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)頁(yè)瀏覽、微信互動(dòng)、空中購(gòu)物。如果40～50人同時(shí)上網(wǎng)，則可實(shí)現(xiàn)視頻連線、在線視頻播放。

2 國(guó)外民航空中寬帶上網(wǎng)服務(wù)日趨成熟

目前，國(guó)外不少航空公司啟動(dòng)了空中寬帶上網(wǎng)服務(wù)，包括：美國(guó)阿拉斯加航空公司、芒果航空公司、維珍美國(guó)航空公司、美國(guó)新南航空公司等。衛(wèi)星通信技術(shù)普遍被國(guó)外航空公司作為飛機(jī)通信接入和運(yùn)行控制之間的話音通信解決方案。當(dāng)今國(guó)際上普遍使用的通信衛(wèi)星系統(tǒng)有：“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”、“銥”（Iridium）衛(wèi)星系統(tǒng)和基于甚小口徑終端（VSAT）技術(shù)的Ku或Ka頻段衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)等。

“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”是由國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司發(fā)展的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前已經(jīng)發(fā)展了四代，第五代衛(wèi)星系統(tǒng)正在建設(shè)之中。第四代“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”工作頻率采用L頻段，覆蓋南北緯82°以內(nèi)的通信服務(wù)，可提供4×432kbit/s的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)以及傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)等。第五代“國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星”采用Ka頻段，部署完成之后，數(shù)據(jù)接入速率將提高到50Mbit/s。

“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)由79顆低軌道衛(wèi)星組成（其中13顆為備份星），它們分布在6個(gè)軌道面上，每個(gè)平面分別有1顆在軌備份星。相比于地球同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，“銥”衛(wèi)星不僅可以覆蓋南北緯70°之間的區(qū)域，更能完全覆蓋高緯度極地區(qū)域，且通信效果尤佳，是目前唯一真正實(shí)現(xiàn)全球通信覆蓋的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。這為跨極地航線飛行運(yùn)控提供了非常有效的通信保障?！般灐毙l(wèi)星的下一代衛(wèi)星系統(tǒng)“銥衛(wèi)星下一代”（Iridium NEXT）將于2015年發(fā)射，屆時(shí)“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率將大大提高。

VSAT技術(shù)在基于地面的衛(wèi)星通信應(yīng)用中早已成熟，全球有多達(dá)上百顆Ku頻段衛(wèi)星為世界各地用戶提供VSAT服務(wù)。目前，歐、美和亞洲十幾家航空公司超過(guò)120架飛機(jī)均已經(jīng)安裝了衛(wèi)星機(jī)載系統(tǒng)，開展基于VSAT技術(shù)的衛(wèi)星機(jī)載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信的試航測(cè)試和試運(yùn)行工作，并且成立了專門的運(yùn)營(yíng)公司正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)作。

3 Ka頻段衛(wèi)星寬帶上網(wǎng)服務(wù)或成未來(lái)發(fā)展方向

美國(guó)衛(wèi)訊公司于2013年啟動(dòng)了Exede寬帶多媒體業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)下載速率能夠達(dá)到12Mbit/s。衛(wèi)訊公司聯(lián)手機(jī)載娛樂(lè)和寬帶服務(wù)提供商LiveTV公司，與美國(guó)捷藍(lán)航空及大陸航空公司簽約，預(yù)計(jì)2015年底前完成在兩家航空公司所有370多架飛機(jī)上推出新一代機(jī)載Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

此外，歐洲通信衛(wèi)星公司、SES公司、國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司以及香港亞洲衛(wèi)星有限公司等衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商也與多家機(jī)載娛樂(lè)和寬帶服務(wù)提供商簽署了相關(guān)協(xié)議，預(yù)計(jì)最快將于2014年推出類似服務(wù)。隨著近年來(lái)多顆大功率、高吞吐量Ka頻段寬帶衛(wèi)星投入商用，并且未來(lái)幾年還有更多此類衛(wèi)星發(fā)射升空，Ka頻段衛(wèi)星提供寬帶服務(wù)或成為未來(lái)發(fā)展方向。