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摘要：总结分析了我国民用航空宽带通信的网络架构，探索了面向民用航空宽带通信网络的发展思路与解决方案。目前，民用航空机载通信主要有基于空地通信（ATG）的民用航空机载通信方式与基于地球同步轨道卫星的民用航空机载通信方式。随着低成本、高容量低轨卫星星座的部署，未来可以采用低轨卫星星座与ATG协同组网的方式构筑空天地一体化的民用航空宽带通信网络。
关键词：卫星星座；地空通信；航空通信
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2021.12.006
航空互联网通信市场前景及发展趋势
航空市场发展前景巨大，根据国际航空运输协会（IATA）发布的航空市场预测，预计航空运输在未来20年内的复合年增长率约为3.5%，旅客空运数量或可达到82亿次，全球航空业的中心将逐步向亚太、中东地区转移。2019年，中国民航局首次明确提出了新一代宽带技术的系统性实施路径，持续推进航空网络升级，推进机上无线网络服务。目前，我国民航客机总数为3800~4500架，共计400多条国内航线。2022—2025年，中国将超过美国成为全球最大的单一航空市场，2022年中国旅客吞吐量会达到9.8亿人次，未来20年内，中国还将需要约450个机场，届时中国的民航旅客吞吐量将占到全世界的25%。航空互联网通信业务将迎来爆发式的增长。飞机的前舱场景和后舱场景都有着强烈的应用需求，飞机前舱可承载ToB类型的数据安全传输业务，如飞行数据回传、电子飞行包、智能化空管、气象云图实时更新等业务，飞机后舱可承载ToC类型的数传业务，如远程会议、高清游戏、实时VR、远程医疗等业务。
目前，航空互联网解决方案主要有基于地球同步轨道卫星（Geosynchronous Orbit Satellite，GEO）的航空机载通信方案与地空通信（AirtoGround，ATG）的航空机载通信方案2种。基于GEO的航空机载通信方案以地球同步轨道卫星作为接入与中继转发节点，GEO卫星对信息再生转发至地面信关站，实现互联互通。基于ATG的航空机载通信方案采用地面宏基站作为专用基站，飞行器通过空中接口与专用基站相连，实现一体化的网络数据处理与传输。2020年，国内运营商已完成了相关ATG技术验证并开始部署建设ATG通信骨干网络。然而，受制于地面网络建设，ATG网络目前只能部署于陆地及近海区域，跨海国际航线普遍采用基于GEO卫星的方式提供航空互联网通信业务。
另一方面，随着卫星通信技术的创新和发展，空天地一体化通信作为通信系统的未来发展方向，越来越受到人们的重视，高通量低轨卫星（Low Orbit Satellite，LEO）不断兴起，星地融合网络方兴未艾。地面通信系统与卫星互联网已开始融合发展，并逐步进入“全球全域的宽带互联网”时期。卫星通信不仅是地面网络的有效补充，而且在地面网络不可通达的区域或者场景中发挥重要作用。卫星通信系统在基站回传、数据中继、移动载体应用、应急通信、偏远地区宽带接入、专网及跨境组网以及海上作业、泛在物联、远程医疗、远程教育、内容分发与组播、数据采集等诸多场景中发挥重要作用。未来6G网络将构建空、天、地泛在的移动通信网络，“空天地一体化”网络将成为未来通信网络的重要发展趋势。与地面移动通信系统相比，空天地一体化网络系统不易受地形地貌与建筑物对无线电波传播的影响，可以实现真正意义上的全球覆盖。上述因素为构建空天地一体化网络的民用航空互联网通信发展方向奠定了基础。
