飞机那么快它是怎么连上网的？

█到底什么是ATG？

ATG，便是Air To Ground，空对地通信，也叫地空通信。

它是一种非常分外的通信技能，专门为天上的飞机供应做事。

大略来说，便是沿着飞机的航线，设置大量的地面基站。
基站天线朝向天空，为飞机供应移动通信旗子暗记，以此实现飞机的互联网业务连接。

ATG（地空通信）

█ATG有什么浸染？

当然是为了让飞机上的人可以上网呀！

如今我们所处的信息时期，大家时时刻刻都离不开手机，离不开互联网。

我们已经基本实现了手机旗子暗记在地面的无缝覆盖，但是，一贯以来，在飞机上上网，都是一个大问题。

每次飞机即将起飞，空姐都会提醒我们关闭手机，或者将手机设置为翱翔模式。
飞机飞上天空后，即便你偷偷打开手机，也是没有任何基站旗子暗记的。

根据数据显示，民航乘客的单次航班均匀翱翔时长约为2.5小时。
对很多人来说，这2.5小时就很难熬，如坐针毡。

对付很多商务人士来说，时候确保“不失落联”，也非常主要。
有时候，错过主要的邮件和，会带来经济丢失。
（当然，有的打工人很享受这种“失落联”。
^_^）

不管怎么说，能够在飞机上利用网络，是大部分搭客的欲望。

2023年，海内民航乘客数量高达6.2亿人次。
根据民航乘客做事测评（CAPSE）的调研结果显示，个中98%的搭客有上网意愿，78%的乘客会优先选择能上网的航班，63%的搭客乐意为飞机上网做事单独付费。

这难道不是妥妥的刚需？

除了搭客之外，网络做事对付翱翔员、空乘等机组职员也是非常有用的。

大家不要误会，不是为了让他们也刷剧和谈天，而是为了事情。

飞机分为前舱和后舱。
搭客、空姐所处的区域，是后舱。
翱翔员所处的驾驶室区域，便是前舱。

ATG可以帮助传输前舱的主要数据，例如如翱翔数据、舱内视频数据、飞机位置和姿态数据、飞机康健监控数据等。
机组成员佩戴无线康健手环，也可以通过ATG，将身体状态数据同步给地面。

ATG还可以支持一种叫电子翱翔包（EFB）的运用，以笔墨、照片、语音、视频等办法与地面实现即时通讯，实时查询航路、机场雷达回波图及各种气候资料等，帮助机组职员进行决策。

大家都知道黑匣子。
这个东西一样平常只能在事件发生后进行查询，但有了基于ATG的实时网络连接，飞机的很多动态数据，都可以被地面所节制。
这个意义，大家都懂。

ATG还可以在紧急情形下用于远程帮忙。
例如后舱有搭客突发疾病，地面职员可以得到准确的病状影像信息，空乘也可以得到地面的辅导。

所有这些，都有利于提升民航翱翔过程中的安全性。

█ATG有哪些技能上风？

想要让飞机具备互联网连接，一共有两种办法。

一种是通过卫星。
在飞机上安装卫星通信装置，与卫星建立通信链路，实现上网。

这种办法的缺陷很明显。

首先是网速慢。

Ku低通量卫星单机带宽只有2Mbps，Ku/Ka高通量卫星是100-150Mbps。
现在很火的低轨星座卫星，最多也就200Mbps级别。
看上去彷佛还行，但实际上，受各种成分影响，体验速率每每达不到这个水平。

其次是通信时延大。

高轨（36000km）、中轨（8000km）卫星离地面间隔很远，空口时延高达270ms以上。
低轨（几百km）轻微近一点，最空想的情形也有30ms。
加上一些卫星与地面站的回传处理，时延就会更大，搭客上网体验会很差。

第三当然是价格。

卫星通信，涉及到卫星的研制、发射、运营及掩护等环节，本钱非常高，摊到用户头上，上网用度肯定不低。
而且，卫星通信还涉及到卫星利用寿命问题。
中高轨15年，低轨5-8年，本钱就更高了。

比较之下，ATG显然就更具上风。

首先，ATG采取蜂窝移动通信技能，如果采取现在主流的5G技能，实测带宽可以达到486Mbps（100MHz频宽）。

其次，飞机的翱翔高度一样平常在1万米（10km）旁边，这个间隔远远小于卫星高度，以是通信时延会比卫星更低（空口时延大约20ms）。

第三，价格本钱低。

在网络侧，基站肯定比卫星便宜，是吧？ATG站址可以利用现有5G基站站址、传输和核心网资源。

ATG基站要单独买。
根据测算，只须要1000个专用5G ATG基站，就可以实现全国的航线覆盖。
对运营商来说，这都不是个事。

在飞机侧，飞机须要改造才能支持卫星通信或ATG通信。
根据有关机构的测算，在单机改造本钱上，ATG大约是100-250万一架，卫星通信是300-400万一架，这又拉开了本钱差距。
ATG有一个方面不如卫星，那便是覆盖场景。

卫星是环球全域覆盖，而ATG必须要有基站。
海上是没有办法培植基站的。
以是，对付国际航班（跨海比较多），ATG每每用不了，只能依赖卫星。

话说回来，海内航班的航线，90%都是在陆地上空。
只有少部分场景，位于近海区域。
以是，采取ATG，能够知足绝大部分的海内航班上网需求。

█ATG的技能架构是若何的？

ATG全体架构并不算繁芜，紧张分为地面部分和机上部分。

以5G ATG为例，如下图所示：

地面首先是要有航线沿线的5G ATG基站（略有不同），然后通过传输设备（和公网相同），连接到5G核心网（和公网相同，可单独设置）。
末了，搭客利用的互联网业务，连到Internet。
前舱业务等，通过专线，连接到航空公司等平台。

机上部分，比较特殊，涉及到很多改造事情。

首先，要加装专门的天线，一样平常安装在机腹位置（卫星通信天线会安装在机背位置）。

然后，连接到CPE。
再连接到机舱内的Wi-Fi装置，或前舱的专用网络设备。

ATG机上部分（图片来自网络）

从系统架构的角度来说，彷佛并不是很繁芜。

ATG的紧张技能寻衅在飞机和基站之间的无线连接部分。

民航飞机的翱翔速率一样平常是800千米/小时旁边，最高可达1200千米/小时。
翱翔高度前面说过了，平流层翱翔一样平常在1万米高空。

这么远的间隔，这么快的速率，加上景象等成分的影响，想要担保网络连接的高速稳定，是极具寻衅的。

针对超高速移动带来的多普勒频移，须要通过算法设计和参数优化，进行补偿，尽可能降落频偏。

ATG系统的基站覆盖半径也比普通基站大得多。
由于如果覆盖半径小，飞机飞得快，就会频繁发生小区切换，影响用户上网体验。

目前，通过采取分外的帧构造、调度空口无线参数，复兴通讯的5G ATG基站可以实现最大300km的小区覆盖半径，覆盖高度也可以达到13000米。

再有便是差异化的QoS保障。

飞机上的上网业务有很多，有的主要，有的不主要，须要通过设置不同的QCI业务优先级，对重点业务（翱翔数据、掌握数据等）进行保障。

第四便是天线。
天线对旗子暗记的影响很大。
采取相控阵天线，可以提升旗子暗记的指向性，增强旗子暗记收发效果，抑制滋扰。

值得一提的是，国外很多ATG用的是专门的频段，且速率低，以是对天线哀求不那么高。
现在海内搞5G ATG的话，基本上都是64T64R的定制化Massive MIMO天线，具备更强的波束赋形和波束跟踪能力。

航空翱翔最主要的便是安全。

虽然ATG的技能不算很繁芜，但落地不随意马虎。
在飞机上进行改造，绝对不像我们自己家随便走个线那么大略。
哪怕安装一个很小的东西，都涉及到非常繁芜的研究和论证事情，还要层层审批。

ATG系统改造，只能通过飞机制造企业来完成，周期很长，手续很多。
没有拿到民航局的适航证，改造就是非法的，不被许可。

地面部分，一样平常来说，由电信运营商来完成。
相对大略一些，但也涉及到频谱资源分配、旗子暗记滋扰抑制等繁芜细节。

█ATG的商业化进展如何？

在飞机上利用互联网，早在本世纪初就被提上了议程。

2005年，欧洲空中客车宣告推出了环球首个客舱“无线网络系统”。
不过，它借助的是“环球星”卫星通信系统。

2007年，美国的Aircell公司（后来改名为GoGo air）买下了美国对空的3MHz频率（属于800MHz频段），并以此培植了环球首个3G ATG系统。
这个别系基于CDMAEVDO技能，当时引起了轰动。
（当时我同事还去美国参与了这个项目。
）

后来，欧洲空中网络（EAN）借助海事卫星组织的支持，培植了一套“卫星+4G ATG”的网络，为欧洲供应机载通信覆盖，也取得了不错的效果。

比较之下，海内的机上联网和ATG技能起步轻微晚了一些。

2013年7月，国航北京直飞成都的航线，推出了我国民航史上首架能在翱翔途中实现上网的航班，采取的紧张是卫星通信。

2016年，国航成都分公司顺利完成了第一架空客A321飞机ATG系统的改装升级事情，将机上宽带上网速率提升到了30Mbps。

后来，运营商越来越看重这一块市场。
但是，可能是考虑到5G即将到来，以是，他们并没有大力培植4G ATG网络。

2018年，翱翔上网这块业务迎来了一波利好。

这一年的1月15日，中国民用航空局翱翔标准司下发《机上便携式电子设备（PED）利用评估指南》，有条件地开放利用手机等移动设备上网。
12月，中国商飞公司牵头研制的ATG系统首次在国产支线客机ARJ21飞机103架机上进行了测试试飞，试验取得圆满成功。

2020年，环绕ATG的竞争开始变得激烈。
紧张竞争对手是中国移动和中国电信。

中国电信这边，2020年，他们与民航单位互助组建了天翼聪慧航空科技株式会社（以下简称“天翼智航”）。
年底，中国电信开通北京至成都、北京至上海、北京至广州三条ATG试验航线（目前有的还在运行）。
当时，他们打算在2021年培植环球首张5G ATG商用网络，单架飞机峰值带宽预期高达1Gbps。

中国移动这边，2020年10月，他们与中国商飞、复兴通讯互助，在山东东营成功进行了搭载5G ATG系统的国产大飞机首飞。

2021年4月，中国民航局发布了《中国民航新一代航空宽带通信技能路线图》，再次给5G ATG加了一把火。

最近的大新闻，便是2023年5月，工信部依申请批复中国移动利用其4.9GHz部分5G频率资源，在海内有关省份开展5G地空通信（5G-ATG）技能试验。

这个意义很重大，是海内首次专门批复了5G ATG的试验频段。
试验地点便是商飞东营试飞区和陕西阎良试飞区。

据悉，环绕京沪、京蓉、京广、沪蓉等海内干线实验地面网的培植，正在紧锣密鼓地进行之中。
运营商已经制订了推进路线图和韶光操持，还成立了很多事情团队，全力推进翱翔安全性、通信稳定性、系统互操作性等关键领域的测试验证，以及地面配套、机载软硬件、适航审定等标准规范的制订完善。

好啦，以上便是关于ATG的详细先容。

根据数据显示，中国民航客机联网率仅仅只有6%（且基本上是卫星通信），远远掉队于欧美发达国家（83%），乃至远低于环球均匀水平（49%）。
这个和我们的经济发展水平以及通信技能水平是非常不对称的。

我相信，接下来的几年，随着海内5G ATG的加速培植，这一局势将会有很大的改不雅观。
不久往后，我们在飞机上一定能够享受高速且低价的互联网连接做事。

参考文献：

《空中5G上网再进一步 中国移动5G-ATG试验获批》，谭伦，中国经营报；

《直冲云霄！
探寻空中“5G冲浪”新高地》，刘亚廷等，公民邮电报；

《ATG地空互联网技能，开启空中互联网时期》，韩营，复兴通讯；

《工信部批复移动开展5G-ATG试验，空中用5G不远了？》，孔学劭，南方都邑报；

《左手卫星，右手ATG：中国电信的航空互联网梦想》，水易，c114通信网；

《机上网络技能与差异化2C策略之研究》，许洪澎；

《坐飞机将能5G上网了，但背后的科学你一定要知道》，赵涵，中国计策新兴家当；

来源：鲜枣教室

原标题：一篇文章，彻底看懂ATG（地空通信）

编辑：十一