Ku技術(shù)成熟,但成本高昂;ATG技術(shù)成熟,但尚有政策瓶頸需突破;Ku HTS是未來時(shí);Ka衛(wèi)星雖已發(fā)射,但離機(jī)載設(shè)備商用仍有距離,同時(shí)也面臨全球漫游問題;LEO尚有諸多不確定性。綜合以上信息,航空互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)選擇隨著時(shí)間推移更加撲朔迷離。
航空Wi-Fi群雄逐鹿 Ka能否一枝獨(dú)秀
天地互聯(lián)技術(shù)競爭態(tài)勢分析
4月12日17時(shí),長征三號乙型火箭將我國首顆高通量通信衛(wèi)星實(shí)踐十三號(中星16號)衛(wèi)星順利發(fā)射升空,中國從此邁入Ka高速寬帶衛(wèi)星時(shí)代,業(yè)內(nèi)長期熱議的航空Wi-Fi、列車Wi-Fi等衛(wèi)星寬帶應(yīng)用也將從理論研究進(jìn)入實(shí)際操作層面。筆者作為在這一行業(yè)潛心多年的資深業(yè)者,在中國第一顆Ka衛(wèi)星升空之際,希望通過對目前幾種主要航空Wi-Fi技術(shù)的梳理和比較,對天地互聯(lián)技術(shù)的競爭態(tài)勢進(jìn)行簡要分析,探討在Ka背景下航天Wi-Fi的發(fā)展策略。
Ka衛(wèi)星肇始于美國Viasat 2011年10月發(fā)射的Viasat-1,當(dāng)時(shí)這顆衛(wèi)星容量就超過了美國上空衛(wèi)星寬帶資源的總和,也是迄今為止單星容量最大(140Gbps)的衛(wèi)星,從而開啟了Ka寬帶衛(wèi)星快速發(fā)展的序幕。從美國地面寬帶接入發(fā)力,到2015年進(jìn)入航空互聯(lián)網(wǎng)競爭,Viasat一路過關(guān)斬將,順利拿下捷藍(lán)航空、維珍航空、美國航空,使ATG霸主GoGo、Ku運(yùn)營商GEE承受了巨大壓力。Viasat衛(wèi)星雖然很厲害,但其畢竟只覆蓋于美國本土,在亞太區(qū)域尚未形成覆蓋,中國的航空公司只能望而興嘆。
Ka衛(wèi)星技術(shù)的成熟,使Inmarsat也從語音、低速數(shù)據(jù)應(yīng)用,向衛(wèi)星寬帶演進(jìn),第五代海事衛(wèi)星GXpress就是Ka衛(wèi)星解決方案,不過Inmarsat仍然循規(guī)蹈矩,單顆衛(wèi)星帶寬只有4.5Gbps,但相比第四代海事衛(wèi)星也已是數(shù)十倍的增加了。Inmarsat聯(lián)合泰勒斯、霍尼韋爾發(fā)力航空互聯(lián)網(wǎng)市場,但目前尚未在中國落地,據(jù)說專門服務(wù)于中國的第五顆GXpress衛(wèi)星今年將會升空,可以想見,屆時(shí)中國或許將出現(xiàn)Ku、Ka的混戰(zhàn)局面。
此次發(fā)射的實(shí)踐十三號衛(wèi)星是中國發(fā)射的首顆Ka可商用衛(wèi)星,雖然只有26個(gè)波束,尚未能覆蓋中國全境,但其示范效應(yīng)卻是非常巨大的,畢竟20Gbps容量超過了中國上空現(xiàn)有可用容量的總和,未來還可能發(fā)射高達(dá)100Gbps乃至數(shù)百Gbps的Ka衛(wèi)星,因?yàn)镵a頻率相比Ku要豐富得多,橫亙在航空互聯(lián)網(wǎng)商用推廣上衛(wèi)星運(yùn)營成本高昂的問題,呈現(xiàn)大幅下降的趨勢和可能。
Ka衛(wèi)星的優(yōu)勢是非常突出的,但在實(shí)際應(yīng)用中也存在短板,首先是機(jī)載設(shè)備尚不成熟。從目前來看,此類機(jī)載設(shè)備基本還停留在概念階段,尚沒有可裝機(jī)的成熟產(chǎn)品,可能一年以后才會出現(xiàn)能夠裝機(jī)的機(jī)載設(shè)備。其次是由于Ka衛(wèi)星覆蓋還不完善,初期采用Ka/Ku雙模天線便顯得十分必要。
相比Ka衛(wèi)星的咄咄逼人,Ku衛(wèi)星也不甘于毫無抵抗的俯首稱臣,借助Ku衛(wèi)星新老更替的契機(jī),一些Ku衛(wèi)星運(yùn)營商,紛紛打起了Ku HTS的主意,也就是在發(fā)射老星替代衛(wèi)星時(shí),預(yù)留一部分頻率,用于Ku HTS衛(wèi)星,以此大大增加Ku衛(wèi)星容量,直面Ka衛(wèi)星的競爭壓力。
在亞太上空比較典型的代表是亞太6號衛(wèi)星,這顆2005年發(fā)射的衛(wèi)星擁有12個(gè)Ku轉(zhuǎn)發(fā)器,還有兩年就將達(dá)到壽命終點(diǎn),2018年將發(fā)射亞太6C衛(wèi)星替代現(xiàn)有衛(wèi)星。在衛(wèi)星設(shè)計(jì)時(shí),6C并未將亞太6號頻率用完,預(yù)留了部分頻率同軌位發(fā)射亞太6D衛(wèi)星,該衛(wèi)星采用Ku HTS技術(shù),其帶寬能力號稱也能達(dá)到15-30Gbps。
當(dāng)然相比年輕、頻率豐富的Ka衛(wèi)星,Ku HTS衛(wèi)星受限于頻率因素,容量增大的空間有限,但Ku最大的優(yōu)勢在于它面向成熟的Ku機(jī)載天線市場,Ku天線目前有松下航電、GEE、Aerosat、Tecom、GoGo等多家成熟的機(jī)載設(shè)備可供選擇,只需將Ku機(jī)載天線部分部件進(jìn)行替換升級就可以支持Ku HTS。這也讓一部分選擇了Ku解決方案的航空公司吃了顆定心丸——未來帶寬容量是有保障的,盡管現(xiàn)在只有少得可憐的幾百M(fèi)bps,但隨著Ku HTS衛(wèi)星的應(yīng)用,還有十幾Gbps的空間可與Ka的大容量在一段時(shí)間內(nèi)保持競爭的均勢。
不管是Ku還是Ka衛(wèi)星,由于都是同步軌道(GEO)衛(wèi)星,需要高增益的定向天線、天線伺服系統(tǒng)和天線尺寸,這個(gè)解決方案的改裝成本相比其他方案都會高很多,有沒有更優(yōu)的解決方案呢?
20年前摩托羅拉錯(cuò)誤決策上馬的銥星通信系統(tǒng),成為摩托羅拉倒閉的一個(gè)重要因素,但在公眾市場鎩羽而歸的銥星通信系統(tǒng),轉(zhuǎn)戰(zhàn)到航空等行業(yè)市場,居然生存了下來,目前正在向第二代銥星系統(tǒng)發(fā)展。中低軌(LEO)衛(wèi)星開始讓投資人產(chǎn)生遐想。當(dāng)然20年前的銥星通信系統(tǒng)面向語音通信設(shè)計(jì),基本不具備上網(wǎng)功能(只有9.6kbps上網(wǎng)能力),第二代銥星系統(tǒng)上網(wǎng)能力盡管提升了許多,但仍停留在1Mbps量級,基本無法在航空互聯(lián)網(wǎng)中立足。
但應(yīng)用LEO衛(wèi)星解決航空互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想從未停止,隨著小衛(wèi)星工業(yè)化、規(guī)?;a(chǎn),火箭發(fā)射循環(huán)使用(SpaceX)的日趨成熟,2015年美國創(chuàng)業(yè)公司OneWeb發(fā)出豪言,將發(fā)射720顆衛(wèi)星構(gòu)建面向全球?qū)拵Ц采w的LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),2017年初在獲得日本軟銀第二輪投資后,號稱要將衛(wèi)星擴(kuò)展到2000顆(分布于不同中低軌位),由于OneWeb衛(wèi)星軌位在1200公里,相比GEO 3萬多公里的軌道,其天線復(fù)雜度要遠(yuǎn)低于GEO。目前OneWeb已獲得維珍航空、高通、軟銀等大資本青睞,預(yù)計(jì)2019年開始商業(yè)發(fā)射,2020年投入商用,OneWeb也與柯林斯簽署了合作協(xié)議,由柯林斯提供機(jī)載天線開發(fā)。
OneWeb的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)“星座”計(jì)劃
除OneWeb之外,還有Google的180顆LEO衛(wèi)星計(jì)劃(但據(jù)說Google已放棄了該計(jì)劃)等,中國也有LEO星座計(jì)劃,同時(shí)從銥星在中國的使用來看,OneWeb即使成功地進(jìn)行商用,在中國能否落地仍是未知數(shù),所以針對OneWeb的宏大構(gòu)想,我們還是要審慎看待。
當(dāng)然除了LEO解決方案,還有無人機(jī)解決方案,平流層氣球方案,筆者覺得這些方案過于前沿,距離商業(yè)應(yīng)用還有很長的路要走,這里就不再贅述。
ATG煥發(fā)青春
ATG技術(shù)是航空互聯(lián)網(wǎng)2009年在美國發(fā)展的最大動(dòng)力,美國航空互聯(lián)網(wǎng)主流仍然采用的是ATG技術(shù),但當(dāng)時(shí)的ATG網(wǎng)絡(luò)采用的是3G的CDMA1XEVDO技術(shù),而現(xiàn)在公眾通信領(lǐng)域CDMA1X技術(shù)已是昨日黃花,由于GoGo只有3MHz頻率,導(dǎo)致ATG仍然維持在3G狀態(tài),不斷受到衛(wèi)星業(yè)新的解決方案的挑戰(zhàn)。GoGo只能拼命尋找新頻率來升級ATG網(wǎng)絡(luò),但似乎GoGo ATG next G仍然在路上。
歐洲航空互聯(lián)網(wǎng)市場一直不溫不火,Inmarsat聯(lián)合德國電信、泰勒斯、空客等在歐洲構(gòu)建EAN(4G版的ATG)網(wǎng)絡(luò),采用Inmarsat擁有的S波段2*15MHz頻率,預(yù)計(jì)2017年底建成,2018年投入商用,屆時(shí)Inmarsat將在歐洲上空形成ATG+Ka解決方案。
我國自2012年以來,也有一些企業(yè)投入到4G ATG試驗(yàn)中,成功的在通用航空視頻回傳,民航飛機(jī)改裝ATG,實(shí)現(xiàn)了部分航線實(shí)驗(yàn)飛行,但目前主要面臨頻率許可等難題。
基于LTE的ATG技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,它的出現(xiàn)使一直飛速發(fā)展的平面移動(dòng)通信網(wǎng)走向立體化,不僅民用航空、通用航空,就連無人機(jī)都將受益匪淺,大家試想,在未來立體網(wǎng)絡(luò)下,百度、高德很可能變成3D三維導(dǎo)航,同時(shí)低廉的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營費(fèi)用和便捷的飛機(jī)改裝,也是各種衛(wèi)星解決方案難以比擬的優(yōu)勢。ATG商用網(wǎng)絡(luò)在亞歐大陸的實(shí)現(xiàn)也是具有現(xiàn)實(shí)性的。
由此,我們可以簡單梳理一下歐美航空互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程和發(fā)展態(tài)勢:
ATG脫穎而出,迅速占領(lǐng)美國主流市場傳統(tǒng)Ku衛(wèi)星解決方案出現(xiàn),與ATG升級版ATG-4(EV-DO RB版本,3G增強(qiáng)版本)解決方案同臺競爭Ka橫空出世,GoGo推出2Ku應(yīng)對(2Ku介紹可參見關(guān)于機(jī)載衛(wèi)星通信:頻率、天線、發(fā)展趨勢,你想知道的都在這兒!),Ka、Ku/2Ku、ATG-4形成混戰(zhàn)局面。
展望未來,情況更加撲朔迷離,一方面美國ATG next G一直在努力,歐洲EAN悄然部署,很快進(jìn)入商用;另一方面OneWeb LEO方案異軍突起,歐美航空互聯(lián)網(wǎng)競爭將更加白熱化,誰能成為最后王者,一切還未可知。
中國航空互聯(lián)網(wǎng)市場,一直處于不溫不火的狀態(tài),原來只有ATG實(shí)驗(yàn)網(wǎng),2014年以后傳統(tǒng)Ku實(shí)驗(yàn)網(wǎng)得到大力推崇,隨著前幾天實(shí)踐十三號的升空,Ka解決方案成為聚焦的熱點(diǎn),當(dāng)然中國版LEO方案也一直在醞釀,Ku HTS 很快也會商用,幾種技術(shù)之間的PK更加令人眼花繚亂,誰將最后勝出,眾說紛紜,并無定論。筆者在此對上述幾種技術(shù)的主要指標(biāo)進(jìn)行了比較(見下表):
從上表來看,Ku技術(shù)成熟,但成本高昂;ATG技術(shù)成熟,但尚有政策瓶頸需突破;Ku HTS是未來時(shí);Ka衛(wèi)星雖已發(fā)射,但離機(jī)載設(shè)備商用仍有距離,同時(shí)也面臨全球漫游問題;LEO尚有諸多不確定性。綜合以上信息,航空互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)選擇隨著時(shí)間推移更加撲朔迷離。但可以預(yù)見,隨著2018年Ka機(jī)載設(shè)備的成熟和Ku HTS的衛(wèi)星升空,一些航空公司的Wi-Fi戰(zhàn)略將逐步清晰。
隨著民航競爭、提高服務(wù)質(zhì)量等需求,航空互聯(lián)網(wǎng)的需求越來越迫切,航空Wi-Fi已經(jīng)進(jìn)入成熟階段,將逐漸成為飛機(jī)基本配置,成為飛機(jī)傳統(tǒng)IFE系統(tǒng)的替代者,體現(xiàn)出IFE無線化趨勢。但天地互聯(lián)技術(shù)隨著技術(shù)發(fā)展,路徑開始多樣化,未來到底會以哪種技術(shù)作為主導(dǎo),尚無定論,冷靜關(guān)注顯得尤為關(guān)鍵。
但可以明確的是,既然Wi-Fi是傳統(tǒng)IFE的革命,在IFE無線化趨勢中,可以先著手構(gòu)建航空Wi-Fi開放的局域網(wǎng)平臺,自營或者向社會開放航空Wi-Fi平臺運(yùn)營,積累航空互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn),待天地互聯(lián)技術(shù)路線圖清晰之后,再打通天地鏈路。兩步走的策略不失為航空公司在Wi-Fi戰(zhàn)略上進(jìn)退裕如的上策。
在航空Wi-Fi局域網(wǎng)階段,更多的需要關(guān)注飛機(jī)改裝問題,選用集成化程度高的航空Wi-Fi解決方案,縮短改裝工時(shí),應(yīng)避免將基礎(chǔ)平臺部署與未來運(yùn)營進(jìn)行強(qiáng)關(guān)聯(lián)和捆綁,在航空Wi-Fi部署過程中,選擇專業(yè)化航電設(shè)備和MRO單位,航空公司打造的航空Wi-Fi平臺,可以自營或者面向社會招募平臺運(yùn)營商,由運(yùn)營商向航空公司承諾服務(wù),并支付平臺使用費(fèi)用。
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