【名词释义】
IFE：In-Flight Entertainment航空客舱娱乐
IFEC：In-Flight Entertainment&Communications航空客舱娱乐及通信
空地互联：通过空地网络给飞行器上提供互联网服务的整体描述，通常用于对产业的统称。
机上互联：偏行业视角，侧重于对飞机具有空地互联能力的描述。
机上互联网：通常指为乘客（后舱）提供机上互联网络能力的系统或者产业。
互联飞机：通常指前舱（飞机本身或者机组）和后舱均具备机上互联网络能力的飞机。
图：2018全球航线网络（蓝）及中国航线网络（红）
2018年伊始，中国民航超过3400架飞机上开放手机使用，业内外欢欣鼓舞。
哪知新鲜感尚未过去，乘客便很快发现，机上能开手机，却不能联网，感觉没什么用。
现今国内航班所提供的机上娱乐和少量互联网服务，离乘客畅想的机上美好生活还相去甚远。
中国空地互联技术一路走来，经历了哪些迭代演进？如何加速适配飞机、走进你我？随之又将衍生出怎样的商业新模式？
今天，本文将从技术和商业两个视角，试做分析与展望，盼与业内人士交流分享，并垦请斧正。
一、空地互联成为未来航空公司发展竞争关键之一
发展特色航线网络、配置不同类型机队，在此基础上，为了更好服务乘客和保障飞行，空地互联技术及应用或将成为航空公司提供差异化服务的强力抓手。
2017年，CAPA发布数据称，全球现有机队规模超过3万架。根据乘客运输量现状和发展趋势，未来20年，全球民航机队规模将随乘客数量稳步增长，预计将新增（交付）客机4万架左右。
图：2017全球机队分布
2017年，全球民航乘客运输量数据显示，航空旅客运输量最大的三个国家是美国、中国和印度，分别为9.7亿、5.5亿和1.6亿。
图：2017及未来20年的全球民航乘客运输量
预测数据显示，到2026年左右，中国将超过美国成为世界第一。到2035年，全球乘客总运输量将从2017年的41亿将增长到72亿。【注1】
展望未来20年，安全、高效、舒适，仍将是民航业不变的发展主脉络。
同时，新增特色航线、配置不同类型机队，也将加速优化全球民航网络结构。
在此基础上，不容忽视的，是航空旅客对空中美好生活的诉求。
有理由相信，打造丰富多彩的机上体验、实现空地网络的无缝衔接，将成为民航业今后发展的重要事件。
与这一重要事件直接相关的空地互联技术及其应用，或将成为今后航空公司差异化竞争的强力抓手。
二、空地互联网技术进阶，Ka逐步成为全球主流
空地互联发展紧随地面网络技术的进阶，主要经历了四个阶段。如今Ka宽带空地互联方案，已经逐渐从新兴技术成为了全球主流趋势。
图：机上娱乐到空地互联的演进
回顾历史，可以看到空地互联发展紧随地面网络技术的进阶，主要经历了四个阶段。
第一阶段：上个世纪90年代。
地面网络进入2G时代。
机上娱乐则从早期的客舱吊挂娱乐系统（Overhead Video IFE）升级到了客舱椅背个人娱乐系统（AVOD IFE）。
第二阶段：本世纪第一个10年。
机上娱乐，在2008年前后，从AVODIFE逐渐演进到客舱无线个人娱乐时代（即客舱WiFi、Wireless IFE、Cabin WiFi），机上娱乐系统开始有了机上互联网的雏形。客舱WiFi技术体制发展从IEEE802.11/a/b/g/n发展到如今的IEEE802.11ac/ax，并持续演进中。
第三阶段：2008年后。
地面网络全面进入3G时代。
从2008年开始，机上逐渐进入等效地面3G网络性能的Ku/ATG空地互联时代并发展至今。同样，类似于地面3.5G网络演进，机上也在近年演进到KuHTS网络，网络性能有进一步的提升。
第四阶段：2010年前后。
地面网络开始全面走向4G，催生了基于手机应用的巨大移动互联网市场。
遵循着相似的轨迹，从2014年开始，机上也迈入到等效地面4G网络性能的Ka宽带空地互联时代（由于Ka往往都是Ka HTS，因此本文中提到的Ka均指Ka HTS），技术发展全面加速。
今天，我们站在2018年这个时间节点上，可以看到，AVOD IFE，Cabin WiFi（Wireless IFE），Ku/ATG IFEC，Ka IFEC/Connected Aircraft并存发展着。
各航空公司可以根据企业战略、服务定位、投资回报等维度需求来选择合适的解决方案。
图：航空公司采用的机上互联技术演进（2018/9）
在上图中可以看到，Ka宽带空地互联方案已经成为新的主流趋势。
那么，未来5至10年呢？
随着LEO互联网星座逐渐成熟，未来的5至10年，LEO-Based(Ka/V/Q-Band)IFX超宽带空地互联时代（X=IoT and EXperience）也将以更高频段和更大网络容量，逐渐来临。
三、美国机上互联网进展-全球领先市场案例【注2】
美国目前是全球最大的单一民航运输市场，根据预测中国十年内将取代美国成为全球最大的单一民航运输市场。
美国同时也是全球机上互联网覆盖率最高的国家，经过10年左右的规模化发展，截止目前机队覆盖率超过70%，涵盖了所有主流机型，主要采用了三种技术体制，按进入市场的时间先后顺序或者采用的技术代际差别，依次为ATG、Ku卫星和Ka卫星。
从美国10年来机上互联网规模建设和运营整体过程来看，传统ATG市场份额逐年下降，Ku和新兴的Ka先后获得了ATG拆除后留出的市场份额，Ku主要部署在宽体机的国际跨洋航班，Ka主要部署在窄体机的国内和周边航班。
以全球第二大、美国最大的航空公司（机队规模超过1500架），美国航空为典型代表的传统大中型航空公司来看发展脉络，由于早在10年前就开始规模建设机上互联网，因此存在ATG，Ku，Ka三种模式并存的局面。【注3】
针对以捷蓝航空为典型代表的创新航空公司（机队规模250架左右），由于在最近5年左右才开始规模建设机上互联网，因此Ka单一模式就成为必然选择。
美国Top3航空公司中，美国航空2009年开始采用ATG，美国联合航空2013年开始采用Ku，从2018开始，均采用Ka升级其机队。
四、互联飞机：诞生前后舱协同空地互联新生态
自飞机运输成为一个行业并开启商业运营，就开始采用了同时代先进的无线电技术进行空地连接/通信--包括直接采用地面基站（包括传统的HF和VHF，还有10年前开始进入市场的ATG）和采用通信卫星（包括L/Ku/Ka等）。
在Ku/ATG时代及其之前的空地连接，所采用的各种技术体制受限于带宽能力或者单位带宽成本，提供给乘客和飞机的网络连接能力非常有限（ATG）或者比较昂贵（Ku），举例来说每MB的机上网络流量可能高达1~2块人民币。
Ka卫星通信技术成熟之后，带来最新的Ka宽带空地互联系统，基于超高容量和低成本的双重优势，不仅能给乘客提供类似地面4G网速的体验，还能提供给航空公司前舱机组及飞机高性价比的空地宽带连接，真正置身于互联飞机场景。
换句话说，到了Ka宽带空地互联时代，互联飞机可以更好地成为现实。
图：Ka技术使得互联飞机更好地成为现实
从2017开始，全球Ka宽带卫星的容量和覆盖率都进入快速增长时期，互联飞机逐渐开始成为航空公司新的战略选择。
基于前后舱协同空地互联的新生态由此逐渐形成。
可以看到，一方面，新生态聚焦后舱，空中互联网增值服务商（服务商可以是航空公司本身的业务部门/子公司，例如电商公司，也可以是第三方互联网增值服务商，例如地面互联网公司），利用Ka宽带空地互联系统，给后舱乘客提供更好的B2B2C服务。中间的B是指航空公司。
另一方面，新生态也聚焦前舱，互联飞机服务商（一般是民航行业原有航空公司的保障服务提供商，或者民航相关企业转型升级），利用Ka宽带空地互联系统，针对航空公司、航空公司服务保障生态链公司、行业监管当局（民航局等监管单位）等提供B2B和B2G（Government）服务。
图：基于前后舱协同空地互联的新生态
五、机上互联网运营挑战，Ka带来商业模式闭环机会
在Ka空地互联技术（也包括其他基于HTS卫星的空地互联技术）成熟之前，全球民航业主要存在两种机上IFE/IFEC趋势。
一种是采用客舱局域网WiFi替代传统IFE机上娱乐系统，这种升级主要还是IFE无线化的思路，能够带来更好的乘客互动体验，商业模式可以简单升级原有传媒广告模式为数字/网络广告模式即可。
另一种是空地互联IFEC，即基于ATG直接地空网络（后因为性能差而逐渐升级到卫星网络）或L/Ku卫星网络（包括PAC，GEE，SITAOnAir，Inmarsat SBB等）的空地互联。
空地互联趋势确实给民航业带来了一定的商业新模式和机会--提供机上网络和增值服务并获得相应辅业收入。其中典型的第三方服务商包括PAC，GEE，gogo等。
遗憾的是，存在两个关键系统性缺陷，使得ATG和Ku空地互联产业整体发展并不理想。
第一个缺陷，地空网络带宽性能低。
每架飞机往往只有500kbps-5Mbps的实际带宽（ATG在实际规模部署中，带宽往往低于1Mbps），远无法满足乘客和地面相似的网络体验需求。这样的性能航空公司和乘客都是难以接受的，这才造成了美国航空起诉gogo公司并替换ATG为Ka的案例。【注4】
不难看出，在今天这个4G和移动互联网时代，ATG和Ku的性能远不能满足乘客和航空公司的需求。
图：60%乘客表示如果机上WiFi不够快，宁可不用，60%乘客愿为更快的机上WiFi更多付费。 （图片来源：Inmarsat）
第二个缺陷，地空网络带宽成本相对过高。
根据测算，采用Ku系统，机上连接率在10%以内，每架飞机每年就需要承担50-100万人民币的实际流量成本，即便如此，其网络性能在满足机队规模运营时，依然非常吃力，甚至体验感很差。
航空公司或者第三方服务商成本压力过大、服务体验不尽如人意，使用成本高昂，但是连接率没有达到一定水平【注5】，使得商业模式难以建立，无法形成有效商业闭环。
公开数据显示，截至2018年，PAC(Ku)，GEE(Ku)，gogo（ATG/2Ku）等公司均未能从空地网络服务上获得盈利，发展超过10年的gogo公司更是10年持续亏损，压力巨大，市值从2014年上市后不久的20亿美金左右，掉到如今不足4亿美金，跌幅超过80%。
新旧交替，Ka空地互联优势显现。
从2014年一进入市场，Ka空地互联就体现出了技术和商业模式的双重优势。
图：Ka空地互联对标4G技术，带来新商业模式机会
Ka空地互联所呈现的商业机会，为各区域卫星运营商所看好。
据悉，ViaSat已经规划了单颗卫星高达1Tbps容量的ViaSat-3网络。中东卫星运营商Taqnia Space 2018年宣布启动名为UON的Ka机载宽带服务。Thales与SES合作准备打造美洲的机载宽带服务。亚太区域的中国卫通（ChinaSatcom）、泰国Thaicom公司、新加坡Kacific公司都有超过100Gbps甚至数百Gbps容量的Ka网络计划。
从空地互联的带宽成本趋势来看，欧洲咨询公司2017年6月发布的《高通量卫星：垂直市场分析与预测》显示：全球30家卫星运营商在高通量卫星系统方面的总承诺投资额已达到近190亿美元。将产生360亿美元以上总收入，到2025年HTS容量的租赁收入将超过60亿美元，届时单位带宽成本将进一步大幅降低。预测未来几年Ka带宽成本可以降到同时期Ku的1/10以下（如果采用KuHTS，Ka和KuHTS的差距不会这么大）。
航司与第三方运营商主导角色动态变化
不仅是卫星运营商，机上互联网运营服务中两个关键角色--航空公司和第三方机上服务商，他们在机上网络运营中的角色和主导权，也将随技术发展动态变化。
实际操作中，根据采用的技术体制和有无第三方合作运营，航空公司可在初期先选择一种机上网络运营模式开展服务，后期根据实际情况做动态调整，或混合多种模式。
我们试着将目前全球机上网络运营模式，归纳为下图所示的四种组合。
图：机上网络运营的四种模式及其技术支撑
图中可以看到，Ku和ATG受性能或带宽成本的限制，目前均是采用收费上网模式（也有部分非全机队运营或者仅处于试点阶段的航空公司采用免费模式）。
Ka则存在航空公司或者第三方免费运营的模式。
从乘客上网率数据看【注5】，Ku/ATG采用的模式一和模式二下乘客上网率仅在5%-8%，由此带来的收入，难以覆盖整体运营成本。
Ka采用的模式三和模式四中，Ka空地互联由于带宽成本低，往往可以采用免费模式（第三方支持模式），从机上网络运营数据可以看到，Ka乘客上网连接率平均高达43%，有的航班甚至超过100%（部分乘客携带2个以上设备联网）。
这是非常惊人的连接率！
足够低的单位带宽成本，也为地面移动互联网的创新商业模式拓展到机上，铺平了道路。
例如空中视频流服务（在线视频）、OTA/MTA、空中电子商务、空中社交游戏等服务。而这些服务恰恰是ATG和Ku由于带宽性能或者成本高昂原因比较难以有效开展的。
地面4G网络技术带来了移动互联网应用的井喷，有理由相信，Ka空地互联凭借与之类似的优越性能基础，也将带来机上互联应用的全面爆发，更有机会创造全新的商业模式。
六、前后舱协同空地互联会诞生新的商业模式吗？
相比于ATG和Ku空地互联系统的褒贬不一，Ka在已经投入商业规模化运营的航空公司得到了普遍的肯定，采用Ka的航空公司也相应的得到了品牌和乘客满意度的回报。
如今，全球数百家具有固定航线的航空公司相互竞争、融合发展。
其中以中国为代表的亚洲地区，是全球民航发展最快的区域【注1】，区域内外航线拓展迅速。
乘客选择乘坐哪个航空公司航班，主要的考量标准是什么？
除了票价和时段，航司综合能力和品牌印象也是一个非常重要的因素。
前后舱协同空地互联带来航司综合能力的提升，与之相应地，航空公司的主营业务（机票销售）也势必得到一定提升。
Ka空地互联带来的互联飞机新场景，不仅为更安全、可靠、高效的飞行提供保障（和安全管控水平的提升），还能通过前舱实时数据服务，创造新的数据收入机会、节约成本【注6】。
航空公司应当如何评估空地互联项目的投入产出？在此给出一个要素参考模型。（如下图）
图：前后舱协同空地互联的生态链角色
基于前后舱协同空地互联的生态链角色及相互关系，航空公司可以设计更有效的整体方案，建议主要考虑的投入和产出项如下：投入成本：包括硬件和改装、卫星流量、系统运维、服务运营四项；收益包括：主业（机票）收益提升，运营保障、品牌和满意度提升，合规监管，前舱成本节约/收入；后舱服务收入等五项；
按照5年运营周期项目的量化（后舱）及定性（前舱及整体收益）分析示例如下：
对航空公司来说，需要通过定性和定量两种方式综合来评估项目是否值得投入。
机上互联网也好，互联飞机也好，提升航空公司整体竞争优势才是最主要的考虑，包括提升主业（机票）收入和提升运营保障能力。
为了更灵活地提供服务，可以引入更好的后舱服务商V和前舱服务商C。
附加的，针对民航监管部门G的B2G服务必须要做，G应当支付一定的费用给第三方数据服务方C。
航空公司通过以上要素综合评估可以来决策如何投资空地互联项目。
相比ATG和Ku，Ka带来了优越的网络性能，并大幅降低了流量成本，因此增加了多个收入机会点，使得商业模式闭环机会更大。
七、国内空地互联发展趋势预测
图：中国机上手机开放是机上互联爆发的导火索
2018年开始，中国民航超过3000架飞机上开放手机使用，乘客欢欣鼓舞。
哪知新鲜感尚未过去，乘客很快发现，仅有手机，却不能联网，相当于100步只走出10步，离机上美好生活相去甚远。
随着国产高通量卫星和国产高通量卫星机上互联系统投入商用，中国空地互联项目的建设、服务和运营正在前所未有地全面加速阶段。
截止到今年二季度末，中国民航拥有机上（空地）互联能力的飞机约150架（其中东航占比超过一半），仅占整体机队规模不到5%。在美国，这个比例是70%以上，全球平均水平则是20-30%。
数字的巨大落差，意味着中国航空公司空地互联的普及迫在眉睫。
部分具有强烈市场意识和创新意识的中国航空公司，已开始着手布局Ka宽带空地互联。
今年5月，青岛航空在国内率先部署全机队Ka卫星机上互联网系统。
2个月后，东海航空在国内首家试点部署基于Ka卫星的前后舱协同空地互联系统。
今年6月，在行业两家主管部委--工信部和民航局纷纷加速推动。6月1日，工信部和民航局首次联合指导下，第二届机上互联网高峰论坛在北京举办。
7月和8月间，民航局两次工作会议研究推动空中试行互联网；7月18日，工信部工作会议积极推进机上互联网进入快车道。
市场爆发态势逐步显现，政府指导监管强力助推。
未来5年中国空地互联发展空间巨大，预计未来5年，空地互联覆盖率预计超过70%，与美国现有覆盖率持平。
图：中国民航空地互联机队规模预测（2018年9月）
八、总结
航空公司主要的商业目标是增加每飞机的收入ARPA（average revenue per aircraft(ARPA)），并在机票收入和辅业收入之间取得有效平衡。
在上个月美国波士顿的民航业APEX2018会议上，包括美国航空在内的多家大中型航空公司CEO谈到了互联飞机（connected aircraft）的重要性及其对航空公司整体战略的影响，核心观点是：飞机连接（Connectivity）将成为乘客体验的核心，而基于卫星的飞机连接将变得越来越重要。[注7]
从投入成本视角分析，传统的IFE投资较高，对比一下市场平均价格可以得到，如果只是升级最新的高速机上互联IFEC系统，投资往往只需要IFE总投资的40%不到，却可以得到更多。
基于本文的分析，我们得到如下几个初步结论：
客舱局域网WiFi可以采用数字/网络广告等类IFE传统商业模式，互联网化商业模式不成立。
互联飞机通过基于Ka的前后舱协同空地互联带来新的互联网化的质变飞跃，和商业模式新机会。
一方面，针对中国大中型航空公司，后舱机上互联也好，前后舱协同互联飞机也好，重点应当聚焦如何帮助航空公司保障飞行安全，降低总体运营成本，提升乘客服务品质，最终获得主业收入的提升，哪怕只有1%的主业收入提升，也足够证明互联飞机带来的新价值。另一方面，针对中国中小航空公司，可能不同航空公司之间关注重点的差异性会更大一些，有些航空公司会重点考虑是否能够增加辅业收入，这时建议引入第三方机上增值服务运营商，能够更好更快地的解决投入成本和产生收入问题。
无论航空公司的关注重点如何，可以肯定的一点是：Ka系统带来的高性能（相比ATG）和不同以往的空地互联单位带宽成本曲线（相比Ku），可以让航空公司有机会构建互联飞机新商业模式。
也就是说：增加主业和辅业收入、保障飞行安全、降低运营成本，三者几乎可以同时达到。
引用：
【注1】：全球航空市场重心向东翱翔，
【注2】： 美国机上互联网体验报告（2018秋季版）
【注3】：美国航空（AA，AmericanAirlines）机队机上互联部署情况，
【注4】：American Airlines Is Suing Gogo For Its Lousy In-Flight Wi-Fi，
【注6】：互联飞机可助航空业一年节省150亿美元，
【注7】：欧美大中型航空公司CEO谈机上互联，