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“空中”互聯網時代,衛星通信從業者該如何把握機會?

2020-09-04 / 閱讀次數:712

來源 | 衛星與網絡

作者 | 黃濤、鄭夢圓(中國衛通)、金雪松(航天科技)

一、引言

衛星互聯網被國家發改委納劃定為“新基建”信息基礎設施之一,作為衛星通信的重要應用場景,民航領域的航空互聯網有著廣闊的發展前景。世界各國對航空互聯網開展了長期廣泛的探索,民航業發展較為成熟的美國、歐洲相繼推出了ATG、Ku、Ka等技術方案,并在近10年的發展歷程中形成了廣闊的市場空間和深厚的用戶基礎。隨著我國民航業發展水平不斷提升和相關監管政策的逐漸放開,我國航空互聯網即將迎來大發展,并加速帶動上下游產業形成規??捎^的價值集群。

近年,航空機載通信逐漸由ATG向Ku/Ka高通量過渡,不斷提升的網絡帶寬和服務能力,完全滿足用戶日益豐富的機上需求,為用戶帶來更加便捷豐富的機上互聯網體驗。同時,飛機前艙、后艙通信不斷涌現的應用場景,有力支撐乘客使用及航班運控管理等需求,并衍生出內容生產分發、設備制造維修及智能服務等眾多上下游需求,對產業需求的牽引帶動作用十分明顯。國際航空互聯網市場漸趨飽和,國內市場發展潛力巨大,我國民航業機隊規模數量不斷增長,機載網絡需求規模巨大,有望帶動亞太地區成為全球最大的航空互聯網市場。

二、衛星通信技術 牽引航空通信快速發展

航空機載通信主要包括ATG(Air to Ground)和衛星通信兩種主流通信技術解決方案,衛星通信因其廣覆蓋、靈活性強的特性,逐漸成為航空機載行業選用的主流方案。目前,航空機載通信正成為衛星通信最富潛力的應用領域,動中通終端天線和寬帶衛星通信技術的進步為航空機載通信注入了充足的發展動力。

Gogo公司于2008年7月在美國航空(Amercian Airlines)航線率先安裝了基于ATG技術方案的航空互聯網接入設備,到2012年6月,gogo公司設備累計接入了超過10家航司的千余架飛機。2013年1月,gogo公司首次將Ku頻段衛星連接引入航空互聯網服務,并于2014年4月推出基于衛星連接的2Ku服務并在世界范圍內推廣,衛星連接成為gogo旗下主流的航空互聯網技術方案。

2010年6月,美國西南航空公司率先在機上安裝了基于VSAT技術的Ku波段衛星通信系統,向用戶提供網絡接入及基于寬帶互聯網的應用服務產品,阿拉斯加航空、維珍航空、捷藍航空、日本航空等多家航空公司紛紛跟進,基于衛星通信的航空互聯網服務逐漸普及,目前全球共有70多家航空公司提供了機載網絡接入服務,全球民航客機機上聯網比例達39%,北美地區83%的飛機已實現機上聯網,其他地區機上聯網比例也超過28%。

美國衛訊公司(Viasat)也積極推進航空互聯網發展。2011年4月,Viasat與捷藍航空公司簽署戰略合作協議,向其提供機上Ka互聯網接入服務。隨后,Viasat先后收購了從事機載寬帶的“SKYLink”和Arconics,布局機上增值服務。Viasat通過自主研發、投資并購與戰略合作,迅速完成了航空互聯網領域的業務開發和市場拓展,率先探索出了成熟的航空互聯網商業模式。

我國民航客機機載網絡接入業務起步較晚,航空互聯網目前尚未實現商業化運營。2011年11月,國航首架搭載機上局域網的航班實現首航,乘客能夠訪問機上局域網內容;2013年7月,國內航司借助海事衛星通信系統首次實現了機上互聯網接入,中國民航首次提供機上全球衛星通信互聯網服務。

工信部向機載通信試驗開放衛星通信業務試驗牌照,眾多電信運營商積極開展航空互聯網探索,2014年7月,中國電信首次提供了基于Ku頻段衛星的航空互聯網體驗服務,2015年11月,中國移動、中國衛通、環球航通簽署了航空互聯網試驗合作框架協議,2017年,中國聯通成立全資子公司“聯通航美”,專業運營機載通信業務,并于次年與歐洲通信衛星公司達成合作意向;2020年7月,基于我國首顆Ka高通量衛星中星16號的我國第一架高速衛星寬帶互聯網飛機成功首飛,標志著我國正式進入高速率航空互聯網時代。

隨著我國民航業近十年來的蓬勃發展,全行業在運輸飛機和年均運送旅客量均呈現逐年上升趨勢,航空互聯網發展前景廣闊。

三、衛星通信發展 鑄就機載市場需求遞增

航空機載寬帶服務是近年來衛星通信業和民航服務業的熱點領域,航空乘客對機上寬帶通信的需求日益增長,國際上大部分航空公司都已經開通航空機載寬帶服務,我國多家航空公司也在探索開展航空機載寬帶應用。高通量衛星提供的航空機載寬帶互聯網服務能夠大大提升乘客的機上體驗,可為乘客提供媲美地面寬帶網絡的互聯網體驗。機上乘客對機上寬帶網絡的需求非常旺盛,航空機載寬帶服務市場潛力巨大。

1、技術發展驅使

從技術實現上看,機艙網絡通信主要包括空地互聯(ATG),衛星通信(使用Ku,Ka和L頻段)和將ATG與衛星通信結合的混合方案共三種技術實現方式,航空公司可以根據其業務模式和提供服務的航行路線進行選擇,進一步在機上通過GSM/GPRS移動技術或無線接入點Wi-Fi服務技術為乘客提供網絡接入。

用戶對于IFC網絡接入質量的感知,可以用網絡瀏覽體驗和視頻流媒體體驗來衡量,對于網絡瀏覽體驗,速度低于150kbps的速度很難加載大多數頁面,被視作緩慢,高于此限制的速度是可以接受的體驗,在200kbps到600kbps之間,網頁瀏覽體驗會根據瀏覽類型而受到影響,超過600kbps的速度被認為適合網絡瀏覽,能夠為用戶提供無縫體驗,而視頻流在整個飛行過程中需要恒定的吞吐量,其比Web瀏覽流量更具確定性,考慮到視頻內容質量和屏幕尺寸等一系列指標,目前飛機上大多數可用的視頻內容需要具備從800kbps起的吞吐量才能使乘客獲得享受舒適的視頻體驗。

傳統普通Ku帶寬不能滿足航空互聯網的商用要求,而ATG由于其局限性,所占航空互聯網的飛機比重呈不斷減少的態勢,因此,Ka高通量衛星作為航空互聯網的未來發展方向為航空公司提供了很好的選擇條件。全球高通量衛星容量預計將從2018年的1.8Tbps增長到2023年的19.8Tbps左右(接近62%的復合年增長率)。高通量衛星系統不僅會極大地增加飛機的帶寬(相對于常規衛星系統提供的速度),而且每MB的成本也會大大降低,從而進一步推動航空互聯網的普及。

2、用戶需求明顯

機載寬帶接入可以分為前艙通信和后艙通信。后艙通信主要是為乘客提供互聯網服務,滿足乘客飛行過程中商務和休閑娛樂需求,前艙服務主要是飛機安全飛行應用,包括提供天氣預報、航線追蹤、健康監測、EFB等。

后艙通信是機載寬帶接入的主要需求市場。從應用場景來看,后艙通信最主要的應用是內容分發。內容供應商位于分發鏈的頂端,其中包括了視頻內容供應商、游戲開發商、后期制作和內容管理服務和應用程序供應商。內容分發的方式包括頭頂屏幕、嵌入式設備、椅背屏幕、無線網絡等。除了內容分發外,航空公司還從服務提供商處購買設備,主要包括吊掛屏和椅背屏、耳機、乘客控制單元以及電子設備。

IFEC服務產業鏈中不同種類的利益相關者都在參與為乘客提供內容服務。他們必須負責提供內容,同時負責內容的分發。內容供應商位于分發鏈的頂端,服務提供商為航空公司提供專業化服務以便使內容可以適用于航空公司,航空公司還需要購買設備及線路部署和機體適應性改造等服務。

IFEC增值服務能夠為航空公司帶來大量的額外收入,隨著技術及商業模式的不斷成熟,機載IFEC服務將更加普及,與此同時打破飛機數據孤島帶來的飛行數據、乘客行為、貨物狀態等一系列大數據,與先進信息科技技術的結合,也為智慧飛機的發展帶來了可能。

3、市場前景樂觀

未來10年提供機上互聯(IFC)的商業飛機數量將以9.6%的年復合增長率增長,到2028年預計將超過20500架。北美仍然是最大的IFC市場,擁有約7500架聯網飛機,但其市場份額將從2018年的58%降至2028年的36.6%,影響主要來自于亞太地區市場的蓬勃發展。亞太地區市場份額會從2018年的12.9%增長到2028年的21.3%。

隨著IFC不斷發展,傳統的ATG終端數量預計將保持平穩或略有減少,新增支持網絡接入的機載終端主要以衛星通信方式為主,VSAT方案是代表之一,目前VSAT方案占比已經超過六成,預計將在10年內繼續保持增長勢頭。商用航空租賃VSAT網絡容量也將隨著機載網絡用戶數量增加而不斷增長,其中Ka頻段將成為主流,Ku頻段將保持穩定,未來將逐步被取代。

航空互聯網在商業航空領域的普及率未來幾年將持續增長,預計全球提供互聯網連接服務的商用飛機總數將從2018年底的大約8200架飛機達到2028年底的20500架以上。2018年航空互聯網商用飛機解決方案的滲透率達到32%以上,預計到2028年將達到50%左右,主要區域市場是亞洲、北美和歐洲。

從旅客人均支出費用來看,2018年旅客航空互聯網業務人均支出0.23美元,到2028年將猛增10倍多至2.6美元,2035年進一步攀升至4美元??梢钥闯?,未來20年特別是最近10年,航空旅客對航空互聯網的需求將大幅增加,市場空間較大。

根據倫敦政治經濟學院(LSE)和全球領先移動衛星通信服務商海事衛星公司聯合發布的《翱翔藍天:旅客連接為全球航空業帶來的商業機遇報告》最新預測,到2035年全球航空互聯網帶來的市場空間將達到1300億美元,其中航空公司領域的市場空間將達到300億美元,航空互聯網市場巨大。在這300億美元的市場中,亞太地區為103億美元、占比34.3%,歐洲地區為82億美元、占比27.3%,北美地區為76億美元、占比25.3%,拉美、中東、非洲分別為19億、13億、5.9億美元。20年內,亞太地區將成為全球最大的航空互聯網市場。

四、衛星通信牽引 機載應用場景不斷擴增

1、通信服務與網絡接入

目前,航空機載通信仍將是航空互聯網業務的主要應用場景。隨著聯網商用飛機數量的不斷增加,航空機載通信將逐漸被乘客視為飛行旅途中必備的基礎服務,飛行過程中使用話音、消息等基礎通信服務將成為保障乘客擁有滿意飛行體驗的基礎。

與訪問互聯網相比,基礎通信服務對于網絡性能的要求較低,在衛星資源受限的航空互聯網發展初期,平均每架飛機獲得的帶寬供給有限,不足以支持所有乘客在合理價格范圍內享受無縫網絡連接體驗,但能夠為所有乘客提供機上基礎通信業務,初期提供價格低廉的機上基礎通信服務也有利于航空互聯網設備的快速普及和初期用戶的快速積累。

隨著衛星資源的不斷豐富和航空互聯網技術的不斷成熟,具備更強大服務能力的互聯網接入服務將面向用戶全面鋪開,機載通信領域將迎來服務模式的全面升級,甚至可能出現地面通信領域2G向3G/4G過渡時期大量涌現的OTT業務模式,為行業發展帶來持續不斷的內生動力。

2、內容分發

航空互聯網服務質量發展成熟后,機上娛樂內容分發將成為航空互聯網的重要應用場景,為航空公司和網絡運營商帶來全新的增值服務收入來源。與傳統機上局域網提供的本地內容相比,航空互聯網能夠為乘客提供直播視頻、實時信息推送甚至在線游戲等服務,能夠顯著吸引乘客的興趣;對于航空公司而言,接入互聯網的機上內容服務使其避免付出高額成本購買陳舊內容版權的尷尬境地,僅需要采購內容采編服務使內容達到機上廣播標準,即可提供高質量的機載IFE服務。

而隨著娛樂服務的不斷豐富,機上電子設備的技術和種類也將不斷升級,吊掛屏/椅背屏、耳機、乘客控制單元及配套軟件系統存在著廣闊的升級空間,為不同需求的用戶提供差異化的內容服務成為潛在的發展方向,如向高艙等用戶提供全面升級的機上IFE服務來全面強化用戶認知,向娛樂發燒友提供專業化的視聽設備等。機上娛樂內容分發的不斷發展讓航司和網絡運營商能夠充分帶動內容供應商、設備制造商等產業上下游參與方,構建合作共贏的航空互聯網服務生態。

3、智慧飛機

智慧飛機是民航業應用網絡通信和大數據等最新技術的系統實踐,也是IFC賦能航空業的必然結果。機載網絡互聯在服務乘客的同時,也將被應用于優化航班運營管控模式中。新一代飛機將作為聯網節點,向機組人員、客艙服務人員和地面人員提供數據通信,用于改善維護和運營,全面提升服務質量。

后艙乘客的使用數據與地面信息系統互通,幫助機上服務更好的定位乘客需求,降本增效的無人客艙服務將成為可能,前艙駕駛員能夠全面系統掌握飛機運行狀況、航路天氣狀況、飛行軌跡狀況等數據,提升飛機飛行操作質量和安全航行水平,地面維護人員全面掌握飛機的飛行狀況,精準監測飛機健康狀況,提高維護服務質量和飛機運行壽命,地面調度人員基于飛行大數據做出最合理的飛行調度安排,優化航空整體運行狀況,智慧飛機將推動民航業智能化水平的提升。

4、企業專網

貨運飛機、公務機/包機等也將迎來迅猛發展。遠程/洲際貨運飛機成為全球化進程中高價值商品流通的重要方式,跨國企業的發展和國際間交流的不斷深入不斷助推公務機和包機市場的壯大。

企業專網服務能夠滿足不同類型企業用戶的需求,如針對貨運飛機推出物聯網專網,提供物流全流程的監控管理服務,針對公務機推出辦公協同服務和公有/私有云服務,打通機上信息孤島,針對包機推出全面升級的娛樂內容服務,提供大帶寬網絡滿足包機乘客的機上娛樂需求。航空互聯網企業專網服務使網絡接入服務與行業深度融合,進一步互聯網先進信息技術的觸達范圍。

五、未來航空互聯網 發展方向與經驗啟示

1、抓緊民航發展機遇,深入研究航空互聯網發展需

從國外發展經驗來看,航空互聯網能夠助力民航業發展,當前我國航空互聯網發展狀況與民航業整體狀況相比,仍存在較大發展空間。隨著我國Ka高通量衛星成功部署并完成航空高速互聯網首飛,我國航空互聯網藍海市場將迎來全面發展的戰略機遇期:政策性限制不斷解禁,資源技術趨于成熟,傳統ATG技術方案將逐漸被取代,基于衛星通信的航空互聯網發展空間十分廣闊。

為了準確把握難得的發展機遇,需要深入研究航空互聯網發展應用需求。要深入分析航空業產業鏈價值分布,從上游飛機及機上設備制造到內容生產分發,再到航司運營及下游的OTA分銷,充分挖掘航空互聯網發展需求,為通信運營商進入產業鏈尋找合理的切入點,為衛星通信賦能產業鏈創造可能,重點研究基礎通信、內容分發和智慧飛機等業務的發展方向,充分調研、挖掘甚至牽引市場需求,結合國內外市場實際狀況,確定商業航空互聯網商業模式,打造航空互聯網產業鏈生態圈。

2、發展自主核心技術,全面提升航空互聯網技術儲備

民航業代表著先進交通運輸方式,是關系著國民經濟和社會發展的重要行業,近年來國際競爭形勢風起云涌,核心技術自主可控的重要性日益凸顯。從地面移動通信的代際發展歷程可以得出結論,關鍵技術、標準和專利的積累和儲備是行業健康發展的基石。航空互聯網的健康蓬勃發展離不開核心技術的儲備的豐富。國產衛星及載荷、國產地面主站設備、國產機載天線、國產終端設備、擁有自主知識產權的網絡架構設計乃至國產商業飛機,相關技術儲備對于航空互聯網的自主可控十分關鍵。

加強相關技術的研究,推進相關設備研發,完善相關架構及標準設計,強化航空互聯網業務與國產商業飛機發展的聯動,在國內形成有利于航空互聯網發展的創新生態,形成技術-市場-產業的良性循環,充分完善領域內的技術儲備與互動,真正實現高可用性的自主可控航空互聯網高效運行。

3、開展產業應用試點,迅速搶占市場主導地位

航空互聯網的廣闊發展前景能夠顯著帶動民航及通信行業的增長,產業鏈上下游眾多參與方將從中獲益,從飛機制造到設備制造,從網絡建設運營到服務提供,從硬件制造到軟件開發,航空互聯網產業鏈生態圈有著廣闊的發展前景。

為促進航空互聯網產業的健康發展,應快速搶占市場先機,聯合產業各合作方開展基于具體應用場景的產業應用試點,系統謀劃航空互聯網發展商業模式,充分展示航空互聯網賦能產業發展的出色能力,形成一批垂直行業發展特色范本,逐步推動航空互聯網產業應用向其他行業滲透落地,最終形成特色鮮明應用成熟的航空互聯網產業集群,在市場競爭中搶占主導地位。

六、結束語

航空互聯網網絡接入具備政策和技術可行性,擁有廣闊的市場空間和成熟的產業價值鏈條,能夠為民用航空帶來全新的增值服務增長點,有著光明的發展前景。衛星通信作為先進的機載網絡接入方案,將為航空互聯網的發展提供強大的支撐,通過衛星通信運營商與航空公司合作,深度整合從飛機制造/租賃到設備生產到內容提供商的產業上下游資源,打通產業鏈關鍵環節,助推我國民航業信息化智慧化轉型,擁抱產值高受眾廣的航空互聯網藍海市場,成就商業價值和社會效益。

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