航空电子系统是飞机上所有电子系统的总称，关系到飞机的可用性、飞行安全性、先进性和可扩展性，是飞机的重要组成部分，已成为现代航空工业中发展速度最快、影响最广的技术领域。无线电通信、导航、监视(CNS)系统是航空电子系统的重要组成部分，主要用于飞机滑行、起飞、巡航和着陆等阶段;通过机载话音/数据通信系统、卫星导航增强、监视系统等完成信息获取、信息交换及信息处理，引导飞机按预定航路安全飞行，监视飞机实时状态信息，保障飞机飞行安全。
20世纪40年代，航空通信普遍采用甚高频(VHF)模拟语音通信系统，1947 年国际民航组织将VHF 频段(118 ～ 132MHz)划为航空移动服务使用;20 世纪70 年代，飞机通信寻址与报告系统(ACARS)的出现，标志着航空甚高频数据链的标准形成。随后，甚高频数据链(VHF Data 1/2/3/4)依次被提出。1979 年世界无线电大会将航空移动服务频段扩展至117.975 ～ 137.000 MHz，并不断减小信道间隔，到目前为止，信道间隔已经达到了最小值8.33 kHz。2003 年，国际民航组织空中导航第11 次会议做出了为满足不断发展的空中交通管理需求，航空移动通信基础架构必须演进以提供足够的容量和服务质量及新功能的决议。随之，欧洲航空安全组织和美国联邦航空管理局启动了Action Plan 17 (AP17)计划，从2004—2007年，在调研评估现有航空通信技术的基础上，建议机场采用基于802.16e 标准的AEROMACS 方案，跨洋/ 偏远空域采用卫星通信，陆地空域采用L 频段航空数字通信系统(L-DACS)。这些建议方案被用于欧洲单一天空和美国新一代航空运输系统计划项目的部署中。
20 世纪70 年代以前，民航飞机在跨洋和偏远地区只能通过航空短波、超短波通信实现空地通信、空中交通管理，随着卫星导航通信系统的引入，可实现整个航路，甚至全球范围内的空地通信及航空交通管理服务。航空卫星通信系统可分为驾驶舱卫星通信和客舱卫星通信，目前驾驶舱卫星通信主要使用L 频段，客舱卫星通信主要使用Ka、Ku 频段。
1.驾驶舱卫星通信
为满足民航规章，保障飞机全球范围内的安全运行，基于卫星通信的驾驶舱话音及数据通信得到广泛应用，目前用于驾驶舱的卫星通信系统主要有海事卫星(Inmarsat)和铱星(Iridium)。
(1)Inmarsat 航空卫星通信系统
Inmarsat 航空卫星通信系统可以分为空间段、地面段和用户段。空间段由多颗地球静止轨道(GEO)卫星组成，地面段包括卫星测控中心、卫星接入站和其他地面网络等，用户段由各种用户终端组成，具体见图1。
图1 Inmarsat 航空卫星通信系统
如图1 所示，航空地面站是卫星与地面公众通信网的接口，是Inmarsat 地面站的改装型;机载站是设在飞机上的信号收发站。Inmarsat 航空卫星通信系统的信道分为P、R、T 和C 信道，P、R 和T信道主要用于数据传输，C 信道可传输话音、数据、传真等。同时，Inmarsat 支持4 种不同类型的航空服务，分别为Classic Aero、Swift-64、SBB(Swift-Broadband)和GX(Global-Xpress)，前三种服务支持到/ 从飞机的不同类型的话音、传真和数据通信，GX 支持到/ 从飞机的Ka 频段宽带数据通信。
(2)Iridium 航空卫星通信系统
2007 年，二代Iridium 系统计划(即Iridium-Next)启动。Iridium-Next 系统，其建设目标总体包括提高数据传输速率、更高的话音质量、可以灵活分配频带、利用IP 技术的优势、提供更强的业务和设备等。Iridium-Next 系统支持全球范围的多种新应用和新业务，包括星基广播式自动相关监视ADS-B 应用，可以实现全球覆盖的航空器独立监视，单星可监视3000 个目标，处理1000 个以上目标。
2. 客舱卫星通信
随着卫星制造技术和毫米波技术的发展，机载卫星通信已向Ka/Ku频段发展，Ka/Ku频段宽带卫星通信具有高通量、低成本、广覆盖、小终端等优势特点，可保障飞机健康数据及客舱宽带的高速、可靠、实时传输，提高飞机飞行安全、实施飞机故障分析、提高飞机派遣率、提高飞机状态监控及健康管理、提高旅客乘机体验，成为未来的发展方向和市场制高点，全球各地卫星运营商均已建设或正在筹建开展Ka/Ku频段宽带卫星通信服务。目前，美国、加拿大、欧洲等国均发展了Ka/Ku 频段宽带卫星系统并已经投入使用。
(1)Telesat 卫星系统
Telesat 是全球领先的卫星通信运营商，提供可靠和安全的卫星通信解决方案，服务于广播、电信、企业和政府客户，总部设立在加拿大的渥太华，在世界各地建有办事处及设施，目前拥有15 颗卫星，计划于2017 年发射两颗小型卫星，避免Ka 频段卫星互联网连接相关技术风险。
(2)Inmarsat-5 卫星系统
Inmarsat 为实现Ka 频段高通量卫星应用，推出了第五代海事卫星系统Global Xpress，GlobalXpress 采用全IP 体制，使用Ka 频段，空间段采用三颗主用(120°间隔)加一颗备用静止轨道卫星的组网方式。第1 颗卫星于2013 年12 月发射，位于62.6° E，覆盖范围包括欧洲、中东、非洲和亚洲。第2 颗卫星于2015 年2 月发射，位于55° W，覆盖范围为美洲及大西洋地区。第3 颗卫星于2015年8 月发射，覆盖范围为亚太地区。第4 颗卫星于2017 年5 月发射，专门覆盖中国及“一带一路”沿线。Inmarsat-5卫星采用点波束覆盖方式，分为固定波束和移动波束两类。每颗卫星有72个固定波束，每个固定波束下行速率可达50Mbit/s;有6个移动波束，可灵活机动调整到需要的区域，每个移动波束下行速率可达150Mbit/s，Inmarsat-5 卫星全球覆盖示意如图2 所示。
图2 Inmarsat 卫星通信覆盖范围
(3)ViaSat 卫星系统
美国卫讯公司(ViaSat)的Ka 频段卫星可分为三代。ViaSat-1 发射于2011 年10 月，轨道位置位于115° W，具有72 个点波束，覆盖美国西海岸和德克萨斯州东部狭长地带以及加拿大部分区域，采用多点波束和频率复用技术，总容量可达140Gbit/s。ViaSat-2 发射于2017 年6 月，轨道位置位于69.9° W，覆盖北美、中美洲、加勒比地区、南美北部地区、美国东海岸沿海商业航线以及欧洲与北美洲之间大西洋主要的航空和海上航线，总容量高达300Gbit/s。ViaSat-3 目前正在由ViaSat 公司和波音公司共同开发中，计划于2019 年发射。ViaSat-3 由3 颗卫星组成，每一颗都有1000Gbit/s的最大容量，计划第1 颗卫星覆盖美洲，第2 颗卫星覆盖欧洲、中东和非洲，第3 颗卫星覆盖亚太地区，从而实现ViaSat-3 的全球覆盖。ViaSat 卫星示意图及全球覆盖如图3 所示。
ViaSat 系列卫星均是采用ViasSat 公司自有的SurfBeam 网络技术。SurfBeam 网络是一个双模式宽带卫星通信系统，既可工作在Ka 点波束卫星转发器上，也可工作于传统的Ku 频段宽带卫星上。SurfBeam 网络可为用户提供高速Internet 接入、软件化服务、视频和VOIP、高速文件传输、IP 组播等应用服务。
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