航空互联网通信技术方案浅析

王黎明

随着互联网的飞速发展，互联网已逐渐与人们的生活融为一体，互联网通讯和信息交流已成为人们生活中不可或缺的重要组成部分。人们期望将陆地上的互联网生活，提升到航空旅行之中，从而能冲破“空中信息孤岛”的禁锢，实现“空中上网”的渴望，在此背景下，航空互联网应运而生。

1 航空机载通信与航空互联网

1.1 航空机载通信系统

航空机载通信主要分为两大部分。一部分是指前舱（驾驶舱）通信，而另一部分是指后舱（客舱）通信或称航空公众通信服务。一般客机机载通信系统应包括：旅客广播及娱乐系统、选择呼叫系统、音频选择系统、话音记录系统和内话通信系统等。前舱通信主要解决的是空中交通管理和安全保障等安全业务通信问题，而后舱通信除了解决后舱管理通信以外，还需要解决乘客的公众通信问题。以往航空客机通信的重点是在前舱安全通信和内话系统通信，而公众通信由于种种难以克服的潜在安全隐患，往往被搁置。

航空客机前舱通信传统上主要采用甚高频（VHF）和高频（HF）通信。这两种通信方式存在着一些难以适应现代通信需求的弱点。前者电波传输方式是直射波，基本为视距通信，通信距离有限，并主要采用话音通信（新型飞机可实现数据传送），而后者电波传播方式是天波，是靠电离层反射电磁波传输信号的，因而易受电离层扰动、雷电气候等变化影响，两种通信技术都存在传输速率低、传输容量小、通信覆盖范围窄、通信质量不稳定等问题。

为了保障航空飞行通信安全、畅通，2012年12 月，我国民航局在《航空公司运行控制卫星通信实施方案》和《航空公司运行控制卫星通信应用政策》中明确规定：“航空公司应根据本公司机型和运行区域，选择适合于本公司飞行运行特点的卫星通信系统”“卫星通信与高频、甚高频通信相比，具有通信质量高、保密性强、干扰小，容量大、覆盖范围广，以及运行平稳等优点”要“利用卫星这一现代化通信技术全面解决航空公司运行控制的语音通信联系和提高实时监控能力的问题”“解决语音通信和有效利用数据链通信是提升运行风险控制能力的核心手段”“2017年底前，所有飞机都应具备卫星通信能力，以满足运行通信联系要求”。

除了“星基”方案以外，地面蜂窝移动通信技术也被引入航空互联网通信领域，出现了“陆基”方案，从而大大地丰富了后舱机载公众互联网通信的技术手段，极大地促进了航空公众通信的发展。

1.2 航空IFE服务与互联网

航空IFE（In Flight Entertainment）系统特指在飞机客舱环境下向乘客提供娱乐服务和管理信息的系统。传统IFE服务是在客舱环境内，通过舱内广播音响系统、个人音响播放系统、固定视频播放系统或交互式音视频点播系统（AVOD）等向乘客提供的娱乐信息服务，所采用的信息源主要来源于机载存储设备内预存的娱乐节目。

IFEC（In Flight Entertainment Connectivity）可以翻译成航空客舱娱乐及互联，是指在飞机客舱内通过舱内局域网（Wi-Fi）及相关通信设备，利用机载外部通信系统，通过舱外天线及空地通信传输链路，以及地面通信基础设施，将舱内用户终端设备接入互联网或其他通信网络，从而为乘客提供在线娱乐、商务办公、电子商务、公众通信等互联网服务，显而易见，IFEC具有明显的电信业务特征。

2 航空互联网通信技术方案

目前，国内外实现航空互联网服务，主要采用两类技术方案，一类是基于地面蜂窝移动通信技术及基站专业网络的“陆基”方案，被称之为ATG（Air to ground）方案。而另一类是基于卫星中继通信的“星基”方案。

航空互联网服务网络可以分为四大部分：机载对外通信系统及设备和舱内局域网（Wi-Fi）网络；空间无线通信传输链路及卫星中继站；地面相关通信基础设施（基站专用网或地面地球站），以及与电信网关相连接的互联网或地面通信网络。

2.1 网络、设施及设备构成

2.1.1 舱内无线Wi-Fi系统

尽管由于飞机机型不同、服务提供商不同，而导致舱内机载Wi-Fi系统所采用的技术方案，系统设备也不尽相同，但就机载Wi-Fi的功能需求来看是大同小异的，机载Wi-Fi系统组件构成也是类似的。

根据2016年国家民航局发布的《机载无线局域网娱乐系统总体技术规范》及相关标准，以及对若干个机载Wi-Fi方案的分析，可归纳出机载Wi-Fi系统的主要功能需求及基本设备构成如下：

机载Wi-Fi系统通常由：机载服务器、客舱用户接入点（CWAP）、客舱管理控制单元等部分组成。舱内无线Wi-Fi的主要用途是无缝隙的实现舱内无线通信网络覆盖，系统通常支持IEEE 802.11a/b/n/g协议，使用频率是2.4GHz或5.8GHz。系统支持兼容该协议的机载终端或乘客自携带电子设备（PED）及手机，通过无线方式连接舱内Wi-Fi的无线接入热点，从而接入具备安全访问控制的IFE或IFEC网络，可以访问机载服务器上预存的娱乐服务内容或通过机载服务器连接机载外部通信设备访问广域互联网上的内容和应用服务。

可以通过机上数据采集接口采集与机载Wi-Fi 系统交联的飞机状态数据和相连设备的运行状态、告警、设备检测、生成日志等信息。从大气数据计算系统获得飞机高度信息。

机载服务器应具备电源接口、USB接口、以太网接口、数据总线接口、离散接口、调试接口等接口，并可通过扩展其他模块及接口，如：音、视频接口、无线通信数据接口等，扩展及增加更多的服务功能。

客舱管理控制部分是由机载Wi-Fi系统中负责网络运行、监控、管理的软硬件设备或系统功能模块组成。可通过与机载服务器相连接而实现对客舱局域网内各相关系统及设备进行控制和协调管理。并可实现对机载Wi-Fi与地面无线数据传输的管理，对传输内容的选择及传输状态进行监控，并可对传输系统的启动及关闭进行控制。

2.1.2 舱外天线及舱内相关设备

机载对外通信系统通常是由专用天线系统、机载专用通信设备等构成。

如果选用“陆基”方案，通常采用ATG专用机载天线。ATG天线一般放在机舱外部下方，舱内需设置相关机载基站设备（如：无线CPE设备、机载调制解调器等）。如：在美国Gogo公司使用的方案中，就在飞机机舱外下方设有2个ATG专用天线，并在飞机机舱上方设置了GPS和铱星天线。

图1 Gogo采用的ATG专用天线

如果采用“星基”方案，则需根据采用的不同频率（如：L、S、Ku、Ka等）、技术（如：2Ku、HTS 等），选择不同的天线设备和技术方案。通常卫星通信天线需放在机舱中段前部上方，通过伺服系统跟踪对准所使用的中继卫星，以便实现在移动中不间断的通信，并使用专用整流罩保护天线，以便减少空气阻力。除机载高增益天线和伺服系统以外，机舱内还应设置相关机载地球站（AES）设备，AES一般要求小型化、模块化、标准化设计，尽可能减轻设备重量，以便减少航油的消耗。

图2 飞机顶部装有卫星天线部位

2.1.3 地面基站或地球关口站及中继卫星

如果采用陆基ATG方案，地面上要沿着飞机航线或在飞行航域内，利用蜂窝移动通信技术建立专用基站群，每隔一段距离（如：100千米），设置一个基站（如：每个基站覆盖面积约150-200千米），通过超大功率移动蜂窝基站天线直接为航空飞行器航线提供无线网络覆盖，构建一个空中移动宽带无线网络。为机载Wi-Fi提供地空之间无线通信传输链路。

如果采用星基方案，则将利用卫星作为空间中继站，通过中继卫星与机载地球站（AES）及地面地球站之间建立的卫星通信网络，实现机载Wi-Fi 与地面卫星地球站的通信。并经过电信业务网关及接入路由器等设备实现与地面电信网或互联网骨干网络的互联互通。

在国际航班跨境飞行时，如果有需要，可以采用虚拟关口站方式处理客舱用户通信数据，即：机上数据在境外关口站落地后，采用国际VPN或国际专线将数据传回国内进行解析、处理。

2.2 航空互联网技术方案分析

2.2.1 ATG（Air to Groud）方案

ATG方案是国内外航空互联网陆基方案中的通用方案。如：Gogo公司（原名Aircell）在美国部署的由250个以上基站组成的ATG（3）航空通信专用网络；2016年12月1日欧洲也宣布将建立覆盖整个欧洲地区的航空EAN地面ATG（4）专用网络。2014 年4月16日，中国国航和中国移动合作沿着京沪、京广、京渝等地区建设或改装了由52个LTE基站组成的国内ATG（4）试验网等。

仅就目前可以达到的技术水平、业务环境来分析ATG方案的优缺点如下：

（1）优点。一是总体性价比较高，虽然与目前卫星通信技术方案相比，ATG方案初期投资建设基站专网的费用比较高，但日常链路使用费用、机载终端购置费用、整体运营成本比星基方案要低，从长期运营来看，有较好的性价比；二是与目前常用的卫星通信频段LKu系统方案相比，ATG（4）具有明显的带宽优势；三是可以获得比卫星通信方案要小得多的传输延时；四是专网一旦建立，扩容比较容易，升级更新较快，地面基站可以随技术的演变而升级。一般说卫星通信技术升级换代比地面蜂窝移动通信技术要慢得多；五是机载设备相对简单，重量轻；六是比较适合陆地地域辽阔，空间卫星带宽资源缺乏的国家或地区部署。

（2）缺点。一是受地理环境影响比较大，在有些地理环境下无法建立基站，由于基站覆盖面小，因此需要在基站覆盖区之间频繁切换，影响信号传送质量，机上感觉速率变化较大；二是ATG方案无法实现跨洋部署及网络覆盖。即使是在陆地上的航线，与邻国也要有统一的国际标准约束和共同协议，必须采取同样技术制式的移动网络覆盖，否则很难实现跨境移动漫游；三是目前国内频率资源比较紧张，是否能为开展ATG机载公众通信服务提供专用商业频率，目前还未可知。如果要开展商业规模的ATG航空互联网服务，没有专用的商用频率是无法大规模开展业务的；四是ATG方案在初期基础设施建设期，与卫星通信方案相比投资较大，需要筹措大量的建设资金；五是采用此方案，飞机飞行高度不能太高，飞行高度必须在地面基站可以覆盖的范围内。

2.2.2 卫星通信方案

就全球来看，使用星基方案的航空公司比使用陆基方案的航空公司要多。而且随着卫星通信技术的发展，空间带宽资源迅速增加，卫星通信方案在航空互联网市场上的占有率将会进一步提高。尤其采用HTS技术后，卫星的容量得以大幅度提高，而且在可见的未来，空间卫星带宽资源性价比将可能与地面宽带资源迅速接近，届时，卫星通信在整个通信领域的市场占有率必然会有一个很大的提升。

就全球来看，航空互联网采用星基方案，可选择的通信频率和技术有如下几种：L（如：SBB）、S、Ku、2Ku、Ku HTS、Ka HTS等。

2.2.2.1 L频段方案

SBB（Swift Broadband）是基于Inmarsat BGAN基础上专为航空领域研发的技术方案，采用L频段，实现了不同窄点波束下的动态调配，按需分配信道频率。增益天线有4个通道，每个通道最大速率为432kb/s，该系统支持IP服务、传统的电路交换话音和互联网（VoIP）语音传输能力，以及支持ISDN数据传输。

L频段的特点是：波束较宽，指向性不强，对卫星终端天线的指向性要求不高，频率低，可用带宽窄，其卫星链路受天气影响较小。L频段卫星系统建设费用比较高，可利用的频带较窄，因而，通信费用也高于一般卫星通信，由于带宽小，因而不适宜用于占用带宽较大的应用业务，适合提供话音、低速数据及广播类业务。但L频段用户终端可以做的比较小，易于携带、使用。

如果仅从空间航空通信需求来看，L频段所能提供的话音、数据、传真基本能满足飞行航班的一般通信需求。但L频段频率有限，其容量和速率都无法满足IFEC服务对宽带业务的需求，尤其不适合航空互联网的应用需求，因此在国内外航空互联网市场上占有率并不高。

2.2.2.2 S频段方案

2017年7月，Inmarsat宣布S频段卫星Inmarsat SEAN发射成功。Inmarsat SEAN主要是配合欧洲ATG网络EAN开展业务的。

一般说来，L（1-2GHz）和S（2-4GHz）频段是最适宜开展卫星移动通信业务的频段，有着相似的优缺点。S频段带宽仍然较窄，轨位也较少，其容量和速率都很难满足航空宽带互联网的应用需求。

2.2.2.3 Ku频段方案

利用Ku频段（12.4-18.0GHz）卫星通信方式开展IFEC业务是目前广泛采用的技术方案。覆盖中国及周边地区的Ku频段卫星资源：上行：14.00-14.50GHz；下行：12.25-12.75GHz。Ku方案最大可用峰值速率可达到32Mpbs左右（理论速率可达40M）。Ku频段拥有的频率资源远高于L频段，而且目前空间可用资源相对丰富，因此受到一些航空公司的青睐，在全球航空互联网市场上占有一定份额。

Ku频率卫星通信技术比较成熟，通常采用大波束覆盖，覆盖面积比较大，比较适合于需要全球性布局，冗余空间资源备份的广域航空卫星通信网组网，未来还有可能平滑过渡到Ku HTS卫星应用。但Ku频段及轨位非常紧张，增加空间资源能力有限。Ku频段比Ka频段的带宽可用率要低的多。目前，Ku频段卫星所能提供的带宽资源，无法充分满足航空互联网服务对带宽的增长需求。

2.2.2.4 2Ku方案

美国Gogo公司主要采用ATG方案提供航空互联网接入服务的，为了和采用Ka频段的空间互联网卫星资源提供商（Viasat等）竞争，而推出了2Ku 技术方案。2Ku方案采用双频率、双天线设计。传统Ku/Ka卫星的天线通常是机械式的，而2Ku天线采用机械分段阵列天线，专用低剖面、流线型，在水平面上依然采用机械驱动，但在垂直面上采用了电子调整方式。机械分段阵列特殊双天线结构，收发分开，通过不同频率收发数据，使天线对星角度更加精确，受邻星的干扰也比较小，使天线接收和发射性能都达到最优，其天线与传统的卫星天线相比增益更高，从而可以最大化提高天线接收和发射效率。该技术通过传统Ku频段卫星传输数据时可达到70Mb/s的数据传输速度，如果通过Ku HTS 卫星传输数据将可能获得超过100Mb/s的速度。与Viasat-1 Ka频段卫星所能达到的速度基本相同。具有性价比较高、成本降低，效率增倍，油耗降低等优点。

2Ku在技术上部分的解决了Ku频段卫星带宽、速率问题。独特创新开拓出利用Ku频段资源发展航空IFEC服务的新思路。在HTS卫星较少的现阶段，具有较强的竞争力。

但目前该技术还不甚成熟，且暂时还属于专属技术，无法短期内予以推广。双天线设备目前仅是创新产品，并未成为行业标准，很难大量生产普及，尤其在国内，短期内很难引进，使其进入实用阶段。

2.2.2.5 Ku HTS方案

高通量通信卫星（High Throughput Satellit，HTS）采用了多波束覆盖、高层次频率复用、高波速增益等技术创新，获取了比使用同样频率资源传统通信卫星高出数十倍的容量。

HTS卫星可以工作在Ka频段，也可以工作在Ku频段，可以使用Geo轨道，也可以使用非同步静止轨道。

Ku HTS方案有效的部分解决了Ku频段卫星增大容量，降低成本，提高频率效率，降低带宽价格等问题。可以更好地利用已有Ku频率、轨道，提高频率利用率。满足一定阶段区域性航空互联网服务的带宽需求。而且，由于同是Ku频段的卫星，现有采用Ku频段开展业务的应用，很可能未来能够平滑或低成本的过渡到Ku HTS卫星的应用，从而可以最大程度的保护已有投资。

但Ku频段和轨道资源已接近饱和，Ku频率资源也非常稀缺，采取替代方式很难迅速大量增加空间带宽资源，有一定局限性，需要很长一段时间成本。Ku HTS卫星技术在国内还是一种新的技术，无论从成熟度，还是从与之配套的设备、终端来看，迅速占领市场都存在较大困难。需要有一段磨合期和培育期。从而在短期内，Ku HTS很难填补航空互联网带宽缺乏的空间。在波束切换、漫游、设备适航等方面也可能未来会遇到问题。

2.2.2.6 Ka HTS方案

Ka（26.5-40GHz）频段比Ku频段可用频带更宽。按照国际电联分配Ku卫星固定通信的频带资源标准带宽有500MHz，加上250MHz扩展带宽资源，总共为750MHz，而Ka频段资源有3.5GHz。通过采用多波束覆盖和频率复用技术，可以大幅度的提高卫星容量，使Ka卫星容量超过传统Ku卫星容量几十倍以上，属于HTS卫星。Ka卫星天线的增益可以做的更大，使得用户终端天线可以做的很小，使用更加灵活。因此，从发展来看，Ka频段卫星的兴起是未来的发展趋势，Ka卫星必将会给航空互联网的发展带来光明的未来。据国外媒体报道：2017年北美地区已有超过500架飞机提供基于Ka频段的高速航空互联网服务。美国卫星运营商已经能为北美和大西洋至欧洲航线提供420Gb/s的Ka频段容量。

Ka频段卫星是高通量通信卫星，基本上可以满足航空互联网服务对带宽的需求。普及之后，预计可以完全扭转国内外航空互联网空间资源严重缺乏的局面和空间带宽资源价格昂贵的现状，从而必将极大地推动全球航空互联网的发展，且其成本相比传统Ku频段卫星容量而言要低得多。Ka卫星对用户终端天线尺寸的需求比Ku更小，可以降低航空载荷，节省航空油料成本。由于多数Ka频段卫星都设计有移动点波束，从而可以随时满足特殊突发情况下，航空互联网对带宽需求，开发出更多机上宽带应用。毋庸置疑，Ka频率卫星从长远来看，将成为空间带宽资源的主要来源。

但目前国内Ka频段卫星应用系统还不成熟，冗余系统可选择性较低，空间Ka卫星资源还不够丰富。气候、雨衰对Ka频段卫星影响较大，在特殊恶劣气候条件下，应用会遇到较大影响。而且，Ka频段地面关口站的选择条件也比较苛刻，对器件和工艺的要求也比较高。

2.2.2.7 中低轨卫星方案

国内外中低轨卫星应用方案层出不穷，热度长期不减，许多投资者都提出通过大规模部署小卫星，解决空间带宽资源紧张局面的方案。其中一些计划已逐步进入实施阶段：如：美国OneWeb原计划发射648颗低轨卫星组成星座，每颗卫星约125千克，单颗容量8G，预期可提供给用户的网速为50M/s。前不久，该公司进一步扩大了其星座规模，其重要的目标之一，就是为航空互联网提供带宽服务，此方案已获得美国政府的批准和支持。

美国spaceX公司2015年1月公布卫星发射方案，拟发射4，425颗低轨卫星，将使用Ka和Ku频段为全球用户提供互联网接入服务。该星座总容量将达到8～10T。

我国宣布已启动了国家“虹云工程项目”该项目将发射156颗低轨小卫星，组成卫星星座，无区别的覆盖全球，星座距离地面1，000千米，星座目的是致力于构建全球宽带移动互联网络，预计到2022 年，该网络将具备运营条件。届时无疑将成为国内航空互联网空间带宽资源的重要来源。低轨小卫星方案最大的特点是成本较低，覆盖面广，通信延时低，且技术更新较快，风险较低。对于航空互联网而言，小卫星星座分布广，可以像地面蜂窝一样进行波束切换和全球漫游，并能随时提供相应带宽支撑。

但以往小卫星多采用L频段，如：铱星、全球星，主要用于话音通信。采用高频率卫星的技术还缺乏大规模的商业实践检验。小卫星载荷较低，需要星座联合互动，因此，技术复杂，也必将对其成熟性产生影响。即使国外小卫星系统组成网络，在国内要想实现业务落地也是很难的。从国内外小卫星发射计划来看，机载通信近几年很难能够借用其力。

综合以上卫星通信技术方案的优势，可以将采用星基方案开展航空互联网的主要优势归纳如下：一是卫星通信基本不受地理条件的影响，通信覆盖面广，通信距离远，机动性强，且具有多址联接能力，并具备提供快速运动中航空器不间断移动通信能力，具备跨境、跨洋，全球部署优势，比较适合组建全球航空通信网络。二是航空通信需要安全性强、可靠性强，生存能力强，干扰小的通信系统，而卫星通信系统基本可以满足以上要求。三是卫星通信技术和系统可选择性强，可以满足高、中、低各种航空通信服务对于带宽、速率、容量的不同需求。HTS技术的应用，极大的拓展了卫星宽带通信业务的应用空间，促进了航空互联网业务向更高层次发展，使空间宽带互联网业务的实现成为可能。四是卫星通信用于航空公众通信服务，对航空公司来说，起点投资相比ATG方案要低，基础建设投资较少。

但航空互联网采用卫星通信方案，也有其弱点：一是空间带宽资源目前量少价高，与ATG方案相比，虽然基础建设费用较低，但通信链路费用、机载终端设备购置费用、整体运营费用都是比较高的。目前的空间带宽资源和价格还无法满足航空公司大规模开展航空互联网业务的需求和满足用户较高期望的体验要求。二是未来卫星带宽资源的发展将以高频段的HTS卫星为主，目前无论是从国内，还是从全球看，Ku HTS、Ka卫星的发展都处于起步或相对垄断发展阶段，相关配套设备也处于研发、磨合阶段。传统窄带（LS）或Ku卫星无论是轨道，还是频率资源都严重缺乏，致使短期内要全面、大幅度增加卫星带宽资源非常困难。三是星基方案的扩容和技术升级换代明显要比陆基方案要难的多。四是卫星通信通常会受到一些自然气候的影响，频率越高的卫星系统对恶劣天气的抵御能力越低，受到雨衰影响越大，会对通信质量产生影响，因此，在地面关口站建设时，频率越高的卫星系统越需要考虑安全备份问题。

2.2.2.8 空中移动通信服务

航空机载移动通信的一个重要需求是空中移动话音及数据业务需求，在航空通信领域，移动话音通信占据着非常重要的位置。为了解决此类问题，许多机载通信先行者均做过许多尝试，多数是利用卫星移动通信系统提供话音服务，也有部分先行者一直尝试利用卫星通信网+地面移动通信网方案，实现航空话音通信。在机舱内安装微微基站（或Femto cell），乘客移动电话可以直接接入机舱内蜂窝基站，舱内基站通过卫星通信网络地球站网关接入地面移动通信网络，从而实现利用地面移动手机终端，实现空中移动话音通信或互联网服务。如：2008年3月，阿联酋航空在其航班上装载了AerMobile系统，可以在飞机进入巡航高度时，实现乘客高空用自己的手机接打电话、短信收发等业务，其费用按照国际漫游费用收取。

OnAir公司也提出了一种机载移动通信模式——“GSM on board”系统，系统使用的工作频率为GSM 1800GHz。可以实现通过机载通讯设备将手机信号传输到通信卫星上进行中转，并将信号传输到地面站，接入地面GSM网络，继而完成了机舱与地面设备之间的语音、数据、信息交换，并将此方案用于航空互联网领域。

从实践上看，由于此类模式是利用乘客自有手机终端提供移动通信服务，因此，能大范围的满足乘客通信要求，而且可以平滑的使乘客由地面移动通信向空间延伸。但实现蜂窝移动通信话音、数据服务，也存在许多实际问题，而使航空公司及运营者望而止步。首先在客舱狭窄的空间内，上百人话音通话交流及手机铃声噪声，会骚扰他人，将会使乘客获得很差的用户体验。因此，多数航空公司通常并不愿意选择提供此类服务。其二，蜂窝移动通信技术制式较多，因此，要满足各类制式手机应用，机载基站设置和技术处理就比较复杂，而且投资也比较大。再则，目前即使在北美地区，航空飞行阶段虽然可以携带手机全程开机，但是也必须放在飞行模式上，也就是说，监管者对全面放开移动手机业务是否会影响飞行安全，依然是有保留的，因此要求必须关掉手机上的无线信号发射功能。

3 机载公众移动通信技术发展趋势

3.1 空间卫星带宽资源发展趋势

（1）静止轨道资源竞争白热化，轨道资源和Ku频率资源严重缺乏，导致人们必须将主要精力放在现有资源的充分利用上。因此，Ku HTS将取代传统Ku频段卫星，成为未来Ku频段卫星的发展方向。

（2）Ka卫星是未来全球卫星发展的重要方向。Ka卫星取代Ku卫星将成为未来空间带宽主要来源，已成为业界共识。未来几年，国内外空间Ka 卫星的数量及质量，将会发生巨大变化。

（3）中低轨卫星星座群的发展为未来空间卫星宽带资源的扩展提供了极大的想象空间。国家项目“虹云工程”也已箭在弦上，一旦成网，将会进一步促进我国航空互联网空间带宽资源的增长。

（4）境外空间卫星资源虎视境内卫星通信市场。此类资源目前由于国内政策的制约，还无法影响国内卫星通信市场，但其意图路人皆知，将会采取各种变通方式努力寻找机会进入国内航空互联网市场。

（5）目前，航空公司对于国内航空互联网ATG 方案的实施热情不高，究其主要原因是由于国家电信主管部门态度不明朗，而且所需商用频率的指配也困难重重。但从全球航空互联网发展来看，美国、欧洲都建立了ATG航空通信专用网络，有效地促进了本国或本地区航空互联网的发展。

据专家估算，我国陆地只需建设或改造400个左右的地面基站就可以使全国航线实现全覆盖。我国在蜂窝通信技术5G发展上领先于世界，我们是否可以考虑利用技术优势，未来在技术成熟的时候组建国内专用航空互联网。据有关参与国内ATG（4）试验的单位初步测算结果来看，陆基方案与星基方案融合发展，混合组网将是开展航空互联网比较经济的做法。

（6）空间带宽资源价格将呈现出下降趋势。随着Ku HTS和Ka卫星资源日渐丰富，国内空间带宽资源量少价高的现状将会逐步改善，空间带宽价格向下趋势明显。尤其Ka卫星转发器资源的价格将大幅度低于Ku卫星。

（7）空间资源的共享技术和高速大容量数据传输技术将会有较大的发展。如：美国卫讯公司已成功的实现了多颗Ku和Ka卫星波束间的通信切换，使Ku和Ka卫星资源实现了共享。美国Gogo公司也提出了2Ku技术方案，大幅度提升大容量数据传输效率，并将于2019年与OneWeb合作构建全球首个GEO/LEO混合卫星通信网等都是在这方面的有效尝试。

3.2 IFEC技术发展趋势

（1）在2015年召开的世界无线电通信大会（WRC-15）上，各国审议通过了一项支持“以航空移动（航路）业务进行频率划分，推进航空机载内部无线通信（WAIC）的应用和发展”的议题。此项议题的通过，必将促进航空公众通信无线化的发展，如：在机舱内以无线网代替以太网，使IFEC系统无线化。

（2）航电设备正向智能化、全数字、综合化、模块化方向发展。IFE系统将会出现两极分化发展趋势。

一方面是两个中心并存的发展趋势。以服务器为中心的服务器+客户端架构将会保留，但同时将会出现以乘客座椅为辅助中心的发展趋势。赋予座椅端更多的功能，以减轻整个系统对服务器及传输网络的过度依赖。目的是为了提高效率和舒适度，使乘客享受高质量娱乐服务体验，这种发展趋势主要体现在头等舱和商务舱娱乐系统或宽体客机上。

而相反的一种发展趋势是依赖于放开使用个人携带电子终端设备或手机的发展，而能逐步取消座椅端娱乐系统。主要原因是座椅娱乐系统设备很重，不仅投入价格高，而且又增加了航油消耗成本，从航空公司的角度看，如果能够取消座椅娱乐系统，在经济上获利很大。如果能够通过提高带宽、速率就可以通过用户自带的无线终端达到预期服务质量的用户体验，取消座椅系统何乐不为。这种趋势主要体现在经济舱或窄体机娱乐系统上，其发展速度与机上自携带PED及手机禁令政策的放开关联性极大。

（3）目前，采用后装方式改装飞机无线通信覆盖环境的情况，将逐步为预装方式替代。随着IFEC 的发展，航空IFEC设备和机载Wi-Fi系统将成为客机、商务机等的标配。

（4）融合、开放、创新发展是IFEC系统设备未来的发展趋势。目前IFEC相关系统的封闭性和垄断性，已成为IFEC发展的重要阻碍，使得运营者难以创新，甚至严重制约了后续商业模式和运营模式的创新发展，束缚了航空公司盈利潜能的发挥。因此，如何将原有独立的娱乐系统、通信系统、客舱管理系统、用户服务系统融为一体，构建一体化娱乐互动平台，实现对外端到端无缝隙服务；如何将封闭、垄断、非兼容的系统和设备，变为开放的，前、后兼容，有统一规范、统一标准的国产IFEC系统、设备，既是国内机载IFEC运营者的共同呼声，也是国内航电企业的创新动力和努力方向。

（5）在全球范围内实现航空公众自携带电子设备（PED）、手机的放开，已不再是奢望。目前，已有40多个国家提出了相关开放政策。我国管理部门也做出了有限放开的决定。未来如何在世界范围内实现统一规范、统一标准，将是人们拭目以待的发展方向。

（6）由于Ku频段（14-14.5GHz）属于国际电联航空通信频率业务划分的航空次要业务使用频率，因此，目前该频段只能用于飞机客舱。但随着卫星技术的发展，Ku频段频率的抗干扰问题已逐步解决，未来很有希望被用于前舱地空通信服务。

总之，未来航空互联网技术将向着技术融合化、舱内无线化、设备数字化、业务宽带化、运营智能化、终端个性化方向发展。

[1] 航空公司运行控制卫星通信实施方案.中国民航局.

[2] 航空公司运行卫星通信应用政策.中国民航局.

[3] 航空移动业务卫星通信机载地球站总技术要求.中国民用航空标准.

[4] 机载无线局域网娱乐系统-机载服务器规范.中国民用航空标准.

[5] 机载无线局域网娱乐系统-客舱管理规范.中国民用航空标准.

[6] 机载无线局域网娱乐系统-客舱无线接入点规范.中国民用航空标准.

[7] 机载无线局域网娱乐系统-总体技术规范.中国民用航空标准.

[8] 万美贞.机载卫星通信相关政策.国际太空，2014（8）：32-35.

[9] 杨森，浦星，戴慧玲.机载公众移动通信技术及发展应用研究.电信科学，2014，30（3）：54-59.

[10] 何跃，苏尚停，余涛.中国民航4G LTE地空宽带通信系统建设方案.湖南邮电职业技术学院学报（第l3卷第2期），2014.6.

[11] 季向华，苏东林.航空移动卫星通信系统机载部分设计.中国民航大学学报（第26卷增刊），2008.10.

[12] 洪伟权，钟致民，繆翀莺，杨广龙等.Aircell公司Gogo空中宽带业务探析.广东通信技术，2014.12.

[13] 冯田.机载娱乐系统现状及发展分析.科学与财富，2014（7）：119-120.

[14] 谢鹰.老鹰漫谈系列.深圳多尼卡公司.

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