淺談機上衛(wèi)星互聯(lián)網終端：天線與調制解調器

1月23日，國防科工局、國家航天局對外正式宣布，我國首顆高通量通信衛(wèi)星“實踐十三號”在軌交付，正式投入使用，將納入“中星”衛(wèi)星系列，命名為“中星十六號”衛(wèi)星，標志著我國正式步入Ka高通量衛(wèi)星商用運營時代。

就在上周，東方航空、海南航空率先宣布可空中開機，隨后共13家航空公司加入“手機解禁”行列，網站及社交媒體掀起對機上手機開放的討論熱潮，航空互聯(lián)網一下子被社會輿論推到了風口浪尖，連一向“高冷”的各種衛(wèi)星技術都得到熱議。

結合此次“實踐十三號”投入使用，本文將對航空互聯(lián)網所涉及的衛(wèi)星及終端設備技術發(fā)展進行詳細解讀，以飼讀者。

根據官方資料，實踐十三號衛(wèi)星創(chuàng)造了我國及世界通信衛(wèi)星多個“首次”，標志著我國衛(wèi)星通信進入高通量衛(wèi)星時代。

我國高通量衛(wèi)星覆蓋示意圖

“中星十八號”衛(wèi)星擬于2019年初發(fā)射，屆時我國將擁有覆蓋中國全境的Ka系統(tǒng)，容量高達30G（“中星十六號”20G、“中星十八號”10G），加上未來計劃發(fā)射的東方紅五號平臺高通量衛(wèi)星，預計到2020年，形成可覆蓋中國全境以及亞太地區(qū)，容量接近200Gbps的通信能力。

未來有如此多的衛(wèi)星資源保障，航空互聯(lián)網的前景具有相當廣闊的想象空間！機上要實現(xiàn)上網，除了衛(wèi)星還涉及什么產業(yè)鏈環(huán)節(jié)？下面筆者從衛(wèi)星的兩個最關鍵部分——機載衛(wèi)星天線和機載衛(wèi)星調整解調器，跟大家聊聊機載衛(wèi)星系統(tǒng)。

機載衛(wèi)星天線技術有三種形態(tài)，各有特點。

（一）傳統(tǒng)機械衛(wèi)星天線

此類天線是航空互聯(lián)網目前應用的主流天線技術。

（二）單向電調衛(wèi)星天線

此類天線是美國航空互聯(lián)網服務提供商GoGo公司主力推廣的天線，現(xiàn)階段采用的是2Ku天線，未來2Ka天線也即將面世裝機。

（三）全電調衛(wèi)星天線

此類天線仍處于原型機階段，有廠家宣稱2019年將推出商用產品。

以上三種天線形態(tài)，既可以做Ku天線，也可以做Ka天線。不過從發(fā)展的眼光看，Ka衛(wèi)星一定是未來的大趨勢；但由于Ku HTS的出現(xiàn)，Ku也不會走向消亡，在全球跨洋衛(wèi)星市場，Ku相當長時間內，仍會是市場的主流。但在區(qū)域衛(wèi)星市場（例如國內），Ka豐富的頻率資源、充裕的衛(wèi)星容量很可能使之成為航空公司的首選。當然選擇了Ku的航空公司也不必太悲觀，Ku HTS的出現(xiàn)，將極大地緩解Ka對Ku造成的競爭壓力，Ku HTS的未來也不容小覷。

相對于龐大的移動通信市場，衛(wèi)星市場是一個小眾市場，所以衛(wèi)星通信領域沒有像移動通信領域那樣，先有行業(yè)統(tǒng)一標準，才有下設備和網絡，相關的協(xié)議標準都是開放的。衛(wèi)星領域的調制解調各廠家均采用了私有協(xié)議，導致衛(wèi)星主站和衛(wèi)星終端的調制解調器選擇必須匹配。

此前，在非高通量衛(wèi)星時代，衛(wèi)星運營商的模式如同賣管道，用戶基于管道通路可以自行建立主站，并選擇匹配的終端開展業(yè)務，調制解調器的選擇比較自由。經過了長時間的市場發(fā)展及競爭，全球形成了一些知名的調制解調器提供商，如IDirect、Hughes、Viasat、Gilat等，很遺憾，其中基本沒有中國企業(yè)的身影，只有在政府專網中才有國產調制解調器的一席之地。

到了高通量衛(wèi)星時代，由于衛(wèi)星波束不再是一個大波束，而是由許多點波束組成，為了解決波束切換問題，衛(wèi)星運營商必須有所作為。針對衛(wèi)星移動業(yè)務，運營模式已經無法像過去那樣“賣管道”了，而是必須連兩端的龍頭也一并提供匹配產品。以此次投入商用的“中星十六號”為例，采用的地面段網絡由Gilat提供，因此航空公司選用Gilat的機載調制解調器即可在已運行的“中星十六號”網絡中直接使用。

考慮到航空公司和機載業(yè)務服務提供商可能希望使用其它地面段網絡，當然也可以在“中星十六號”系統(tǒng)下建設第二套或者第三套由不同設備廠商提供的地面網絡，但建設一套完整的高通量地面網絡需要龐大的資金投入和專業(yè)團隊實施運維，因此，像傳統(tǒng)衛(wèi)星時代那樣可以隨意選擇地面網絡及調制解調器的時代已經過去了。

下表說明了全球主要航空互聯(lián)網服務提供商對調制解調器的選擇情況：

注：GoGo、松下與GEE目前已升級采用新一代調制解調器，Inmarsat、Viasat仍沿用第一代產品。

未來，擁有中國自主知識產權的高通量寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)將直接為國家“一帶一路”戰(zhàn)略服務。

航空互聯(lián)網從美國ATG（3G）起步，到傳統(tǒng)Ku天線、傳統(tǒng)Ka天線，再到單向電調2Ku天線；未來是否會有單向電調2Ka天線，或是一步發(fā)展到全電調Ku或Ka天線，均未可知。不過可以預見的是，隨著機上“手機禁令”的解除，航空互聯(lián)網切切實實迎來了飛速發(fā)展的契機?！爸行鞘枴钡纳逃脴酥局鳮a高通量衛(wèi)星正式啟動商業(yè)服務，今天中國的傳統(tǒng)衛(wèi)星行業(yè)已經今非昔比，相信未來不僅僅是民族航電，高通量寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)的應用也將創(chuàng)造中國“超級工程”的輝煌。

作者介紹

謝 鷹

老鷹漫談壇主

深圳市多尼卡電子副總裁

20年的通信行業(yè)經驗（通信規(guī)劃、通信設計、技術研究、政策咨詢、網絡運行維護、客戶服務、網絡安全），見證了中國移動通信的興起；2014進入航空互聯(lián)網（跨界），3年以上電子制造，ATG運營，衛(wèi)星運營和互聯(lián)網業(yè)務運營經驗。