引言

在航空领域为乘客提供机上通信服务已逐渐成为流行趋势，不论在地面还是在空中，大多数乘客都希望能保持互联网的连接。然而，飞机的运行特点（如高速移动与高空环境等）为互联网接入带来了独特挑战，目前，机上互联技术主要依靠空地通信或者卫星通信实现，不同技术路径各自存在着优缺点，本文旨在分析现有技术方案的可行性，为航空公司提供科学的选择依据。

1 机上互联技术分析

1.1 空地宽带通信网络（ATG）方案

（1）其中f为切换频率，v为飞机速度，R为基站覆盖半径，θ为飞行路径与基站连线的夹角。北美与欧洲部分区域已部署ATG方案，如Intelsat为支线客机提供的专业服务，国内电信与移动运营商曾积极推动5G ATG方案的产业化进程，但因频率协调复杂性与技术标准统一性问题，进展异常缓慢，国内设备制造公司已停止相关研发活动。

Figure 1.

宽带通信系统架构示意图

1.2 Ku频段卫星上网方案

Ku频段卫星方案通过飞机与地球同步轨道的Ku频段卫星建立通信链接，采用12-18GHz频率范围内的卫星通信技术，该技术方案已达到较高的成熟度水平，全球组网的体系完善，特别适合宽体机的长距离国际航线应用，但受限于频谱资源的有限性，其带宽相对较窄，从而导致上网速度表现较低。全球主要的Ku频段卫星运营商有Intelsat、SES、Eutelsat等，已经形成了覆盖全球的完整卫星网络体系，在机载设备方面松下航电的eXConnect系统占据着市场主导地位。Ku频段卫星系统在全球范围内拥有最大的装机数量，国内国航、东航和南航的宽体机队普遍采用此技术方案，国航在其波音777、空客A330等机型上安装松下Ku频段系统，东航 A330 机队 Ku 覆盖率超过 95%，Ku频段卫星的全球覆盖特性使其成为国际航线的首选技术方案，但技术局限性主要体现在共享带宽模式导致的用户体验下降，高峰时段仅能提供1-2Mbps的实际下载速度。

1.3 Ka频段卫星上网方案

Ka频段卫星方案利用更高频段的卫星通信技术实现数据传输，工作在18-40GHz频率范围内，相比Ku频段具有更宽的可用频谱资源与显著更高的频谱利用效率，其带宽更宽、上网速度较快、信号强度更高的技术特点十分突出，但目前国内可用的Ka频道卫星网络仅覆盖中国及周边地区，尚未实现全球范围的组网覆盖。该频段采用点波束技术与高通量卫星架构，单颗卫星可提供100-1000Gbps的总容量，是传统Ku频段的10-20倍，通过多点波束复用技术显著提升频谱效率。美国卫讯（Viasat）公司在欧美市场表现极为突出，其ViaSat-2卫星提供覆盖北美与大西洋航线的高速互联网服务，单机带宽可达100Mbps以上，机载终端设备采用低剖面天线设计，相比传统Ku频段设备在重量与安装复杂度方面均有所改善。中国卫通的Ka卫星网络已实现对中国及周边区域的有效覆盖，中星16号高通量卫星作为中国首颗Ka频段商用卫星，总容量达20Gbps，支持单机150Mbps的峰值速率，Ka频段因其显著的技术优势，未来5年有望扩展覆盖至“一带一路”沿线地区。

1.4 低轨卫星方案

低轨卫星方案通过低轨道卫星群实现通信连接，卫星部署在约350km高度的轨道上，相比地球同步轨道卫星具有延时极低与下载速度极快的显著优势，其延时中值仅为44ms，如SpaceX星链系统可达300Mbps的峰值下载速率，但该技术尚未达到完全成熟状态，国内尚无实际运营的低轨卫星网络系统。SpaceX的Starlink星座计划部署42000颗卫星，目前已发射超过7000颗，工作轨道高度约550km，采用Ku/Ka双频段工作模式，第二代卫星增加 E 频段，星座总容量预计达到100Tbps级别，该系统的机载终端采用平板相控阵天线，相比传统卫星天线在集成度和安装便利性方面具有明显优势。SpaceX的星链系统已展示出巨大的技术潜力与商业价值，但整体技术仍处于快速发展阶段，距离大规模商业化应用仍需技术积累周期。

当前，卫星网络能够支撑全舱旅客丰富的航空互联网信息服务应用，满足飞机大量的实时数据传输，将飞机打造成“智慧飞机”，赋能航空业数字化转型，已成为航空互联网的主流选择。

2 技术方案比较与选择建议

2.1 技术方案对比

Ka频段卫星上网方案与Ku频段卫星上网方案在技术性能与应用范围方面呈现出显著差异化特征。Ka频段卫星上网方案的核心优点在于上网速度较快，能够提供显著优于传统方案的用户体验，单机带宽可达100Mbps以上，单用户下载速度可稳定在30-50Mbps，上传速度达到10-20Mbps，但其主要缺点表现为国内可用的Ka网络覆盖范围仅限于中国及周边地区，尚未实现全球范围的组网部署，不过根据技术发展规划，未来5年内Ka频段网络有望扩展覆盖至“一带一路”沿线国家和地区。与其他方案相比，Ku频段卫星上网方案的突出优点体现在全球覆盖能力的完整性，能为国际长途航线提供连续稳定的网络连接服务，如Intelsat、SES、Eutelsat等全球主要卫星运营商已形成覆盖全球的完整卫星网络体系，但其显著缺点在于上网速度相对较低，受限于频谱资源有限性与共享带宽模式，高峰时段实际下载速度仅能达到1-2Mbps，因此特别适合对带宽要求不高却需要全球覆盖的国际航线应用场景。

表1 Ku与Ka频段卫星上网方案技术对比

Table 1.

方案	优点	缺点	备注
Ka频段卫星上网方案	上网速度较快	覆盖中国及周边	未来5年扩展至“一带一路”
Ku频段卫星上网方案	全球覆盖	上网速度较低	适合国际航线

2.2 机型适配建议

按照飞机类型与航线需求的不同特点情况，技术方案的选择需采取差异化的适配策略，窄体机因主要执行国内及周边地区中短途航线任务，当前阶段和未来五年内都建议优先选Ka频段卫星上网方案，此方案能够充分发挥其高速度高带宽的技术优势，可为乘客提供优质的上网体验感受，在十年后的长期规划里可考虑升级到技术更先进的低轨卫星方案。宽体机的技术选择要依据具体航线类型做精细化配置，执行国际航线任务的宽体机，当前阶段仍建议选技术成熟且全球覆盖完整的Ku频段卫星方案，以此确保跨洋飞行过程中能提供连续稳定的网络连接服务，但在未来技术发展趋势下应逐步过渡到Ka频段或低轨卫星方案以获得更优的性能表现，而对于主要执行国内航线任务的宽体机，则可直接选择Ka频段卫星方案。

3 机上互联改装方案分析

3.1 改装方案类型

机上互联系统的改装方案涵盖三种不同类型技术实施路径，每种方案在成本控制与技术支持及实施周期方面特征差异显著。厂家STC改装方案由第三方机构提供认证服务，此方案具备改装速度快、成本相对较低的突出优势，可为航空公司提供灵活高效的改装选择，但存在技术资料更新需要航空公司自行管理的潜在风险。空客SB改装方案由空客原厂直接提供完整技术服务，该方案核心优势在于技术资料更新完全由空客公司负责管理，确保了技术支持的连续性和可靠性，但相应要承担更高的费用成本且改装周期相对较长。空客线装方案是指飞机在出厂阶段直接配置机上互联系统，该方案无需后期专门进行改装作业，能够最大限度地减少改装工作对航空公司正常运营的干扰。

3.2 机型适配与改装周期

不同空客机型在结构设计与材料应用方面的差异性导致其改装适配能力和周期安排呈现出显著的差别化特征。A320飞机作为空客窄体机的代表机型，具有良好的改装适配性且支持STC与SB两种改装方案的实施，其中STC方案改装周期相对较短，通常5-8个月可完成全部改装作业，而SB方案改装周期则需12个月的时间安排。A330飞机宽体机的改装特性与A320飞机基本相似，同样支持STC与SB两种改装方案，但STC方案需进行原型机取证的额外程序。A350飞机作为空客最新一代宽体机，因采用了先进的复合材料机身结构，其材料特性对于机身结构上加装卫星天线的要求极高，因此在改装方案选择上受到显著限制，仅支持空客原厂提供的SB改装方案且相应改装周期最为漫长，需要至少24个月的时间才能获取改装方案。

3.3 国内航司实施经验

国内主要航空公司在机上互联系统改装方面积累起了丰富的实施经验，形成了不同的技术选择与实施策略。国航在机上互联改装方面采取多元化技术路径，其A350机队采用线装方式配置Ku频段设备，确保了系统原厂集成质量与技术可靠性，同时在部分窄体机上通过后期改装方式加装Ka频段设备，充分利用Ka频段在国内航线上的技术优势。南航的改装策略主要聚焦于Ku频段技术的规模化应用，其A350机队同样采用线装Ku频段设备的方案，以此保证国际航线具备全球覆盖能力，A330机队则通过后期加装方式配置Ku频段设备，川航作为国内航空公司里的创新先锋，在技术选择方面展现出前瞻性战略眼光，窄体机队则采用成本效益更优的STC方案加装Ka频段设备，成为国内首家大规模部署Ka频段技术的航空公司。

4 可行性方案建议

4.1 窄体机实施方案

窄体机互联网改装方案需要在技术先进性与成本控制及实施效率间寻求最佳平衡点，依据当前技术发展水平与市场应用情况推荐采用分层次的实施策略。目前，可用的Ka设备的STC改装方案有中电科航电公司改装方案和飞天联合改装方案。中电科航电公司是中国电子科技集团子公司，承担和参与了中国民用飞机航电系统的研制工作，其相控阵平板天线集合了功耗和性能的优势，搭配STC改装方案，这一组合方案能够充分兼顾成本控制与技术优势两方面要求。飞天联合公司Ka设备搭配STC改装方案，这一组合方案同样兼顾成本控制与技术优势两方面要求，飞天联合公司作为国内Ka频段技术的领先企业，其设备在技术性能与本土化适配方面优势显著，可提供30-50Mbps的稳定下载速度，同时STC改装方案的5-8个月周期和相对较低成本投入，让航空公司能够快速实现窄体机队的互联网服务升级。

4.2 宽体机实施方案

宽体机互联网改装方案需要依据具体航线类型与运营需求，制定出差异化的技术策略，以此确保在不同应用场景下都能提供最适配的技术解决方案。对于主要执行国际航线任务的宽体机而言，Ku频段方案目前仍是现阶段的主流选择，可用的Ku设备改装方案有空客SB改装方案和松下航电的STC方案。空客SB方案结合松下Ku设备的组合配置，该方案借助松下航电在全球航空互联网市场的技术领先地位和成熟产品体系，能够保证在全球范围内提供连续稳定的网络连接服务，同时空客原厂SB方案保证了技术支持的可靠性与系统集成的完整性；松下航电的STC改装方案，宽体机因为承担着更多国际长途航线任务，所以对系统可靠性与全球覆盖能力要求更高。

结语

机上互联技术的选择需综合考量技术成熟度、覆盖范围、机型适配以及改装成本等诸多因素。当前阶段，Ku和Ka频段卫星方案成为国内航司的主要选用方向，而低轨卫星方案在未来拥有巨大潜力。航空公司需要依据自身机队特点与航线布局情况，分阶段地推进机上互联改装计划，同时密切关注低轨卫星技术的发展动态，为未来的技术升级预留足够的空间。随着卫星互联网技术的持续不断进步以及国内新基建的深入推进实施，机上互联服务会进一步提升服务质量，为乘客带来更加优质的空中上网体验，推动航空业数字化转型的全面深入发展。

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