在國產(chǎn)C919大飛機上用5G上網(wǎng)！這到底是一種怎樣的技術？
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作者：Alex
物聯(lián)網(wǎng)智庫 整理發(fā)布
導讀
工信部已于近期批復了中國移動利用4.9GHz部分5G頻率資源在國內(nèi)有關省份開展5G ATG（5G地空通信技術）技術驗證的申請。中國5G網(wǎng)絡覆蓋之廣令人驚嘆——在海拔6500米的珠峰上、一望無垠的大海上、荒無人煙的戈壁灘，即便這些已經(jīng)人跡罕至的地方，也能夠見到5G的身影。但是，有一個地方你可能難以想象，那便是飛機上。
飛機上網(wǎng)一直是“老生常談”的話題，然而兜兜轉轉了這么多年，很多乘坐過飛機的人至今都沒有體驗過真正的“空中上網(wǎng)”。每當空乘人員禮貌地提醒，“尊敬的乘客您好，感謝您乘坐xxx航班，飛機即將起飛，請您系好安全帶，收起小桌板，調直座椅靠背，打開遮光板，請將您的手機和其他電子設備調成飛行模式或關機……”，這時所有人都清楚，在接下來的旅途中自己要暫時進入“世外桃源”模式了。
當然，有多少打工人也因為飛機不能上網(wǎng)而在暗搓搓的竊喜，畢竟那可是打工人的“最后一片凈土”。
圖片來源：工信部不過隨著近期一則消息的流出，飛機上不能上網(wǎng)這件事可能也將成為歷史。根據(jù)工信部網(wǎng)站5月5日消息，工信部已于近期批復了中國移動利用4.9GHz部分5G頻率資源在國內(nèi)有關省份開展5G ATG（5G地空通信技術）技術驗證的申請。
這意味著，以前無法實現(xiàn)上網(wǎng)自由的飛機也將跟隨地面同步進入5G時代，以后乘坐飛機出行的乘客再也不會在飛行途中“失聯(lián)”了，也能夠像在地面一樣隨時“網(wǎng)上沖浪”。當然，打工人的“最后一片凈土”也就沒有了，下了飛機之后，打開手機第一眼看到的不再是狂轟亂炸的電話和微信，畢竟飛機上也能上網(wǎng)辦公了。
ATG進入5G時代
ATG全稱為Air To Groud，其原理是通過運營商在地面上沿著飛機主要航線或在特定空域部署一定數(shù)量（覆蓋全國主要航線1000站以內(nèi)即可完成）的飛機專用通訊****，然后把信號****至高空，經(jīng)過ATG****覆蓋范圍的飛機便能利用安裝在腹艙內(nèi)的ATG接收器接收地面無線信號，實現(xiàn)地空通信。
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不過需要說明的是，雖然地面****可以與飛機直接進行信息傳輸，但坐在艙內(nèi)的乘客則是通過CPE（Customer Premise Equipment）機載通信設備將****信號轉為Wi-Fi信號來實現(xiàn)空中上網(wǎng)，就如同在家使用Wi-Fi一樣。
ATG作為主要機載Wi-Fi技術之一，并非什么新概念。在全球，ATG是主流市場陸上航線地空通信的主要手段，如美國就是全球最早商用3G ATG網(wǎng)絡的市場。在我國，2018年12月，中國商飛就已首次圓滿實現(xiàn)在ARJ21飛機103駕機上對ATG地空寬帶通信系統(tǒng)的測試測飛。2021年9月1日，國家無線電辦公室印發(fā)《關于加強地空移動通信（ATG）業(yè)務無線電管理有關事宜的通知》，進一步為ATG的商業(yè)化運營做好了準備。
今時不同以往的是，工信部本次批復為5G ATG，基于5G公眾移動通信技術所實現(xiàn)。由于此前ATG技術并不成熟，加之蜂窩網(wǎng)絡體驗效果一般，因此并未在地空通信中掀起太大的風浪，而5G的加持則將有望徹底改變外界對ATG的看法。
根據(jù)《科創(chuàng)日報》得到的消息，中國移動的5G ATG方案可以為每架飛機提供420Mbps峰值下載速率和66Mbps峰值的上行速率，最大覆蓋半徑達300千米。這一速度簡直比地面上的4G都要“絲滑”，連接距離讓2G都“望塵莫及”。而之所以有如此革命性的成果，就不得不提5G ATG所基于的5G主要技術特征了。
比如工信部的文件中提到，5G ATG將使用波束賦形天線，這可是5G的殺手锏之一。波束賦形按照字面意思解釋，就是“賦予波束一定的形狀”，而“波”就是電磁波的意思。我們常見的光也是一種電磁波，不妨舉個通俗一點的例子，以燈泡作為一個光源，它所發(fā)出來的光通常都是沒有方向性的，只能不斷向四周耗散；另外把手電筒作為一個光源，可以看到手電筒可以把光集中輻射到一個方向上，能量更加聚焦，因此照得也更遠。
圖片來源：無線深海而波束賦形正是運用了這一原理，通過讓****把電磁波信號聚焦成幾支電磁波束，專門指向各個飛機****，就能夠有效避免能量的浪費，從而讓信號傳遞得更遠，并且飛機收到的信號也更加強。
雖然上述批復僅用于驗證，但驗證的下一步就是應用?？梢哉f，5G來了，ATG也就來了。根據(jù)公開消息，本次批復，中國移動將率先聯(lián)合中國飛行試驗研究院開展國產(chǎn)大飛機試飛數(shù)據(jù)寬帶傳輸驗證，試點的飛機機型包括中國商飛的ARJ21和C919。未來政策上放關，將作為預裝配置隨飛機一起出廠。
通信產(chǎn)業(yè)玩家已摩拳擦掌
本次的“幸運兒”無疑是中國移動，但實際上，國內(nèi)電信運營商、電信通信設備商早已是“摩拳擦掌、躍躍欲試”。
中國移動
在拿到本次批復之前， 中國移動早在2020年便推出了中移九霄5G地空通信平臺。通過定制5G機載系統(tǒng)，中移九霄5G地空通信平臺提升了網(wǎng)絡性能，采用100MHz頻譜，實現(xiàn)下行峰值速率800Mbps，上行峰值速率150Mbps；定制5G****系統(tǒng)，單站最大覆蓋半徑300Km，支持偏遠和近海航線場景覆蓋，支持1200Km/h的移動性。
2021年，在第五屆“COMAC國際科技創(chuàng)新周”活動上，中國移動再次提前透露，在技術層面，國內(nèi)5G頻率中中國移動4.9G頻段在使用性質、業(yè)務類型、許可權限上已均滿足工信部相關要求。另外會議現(xiàn)場還展示了中國移動在5G ATG方面與生態(tài)合作伙伴共同研發(fā)的技術成果、5G地空通信（ATG）相關業(yè)務產(chǎn)品，包含5G ATG 機載天線、5G ATG 機載CPE、5G ATG 定制BBU、ATG 定制AAU等。
中國電信
2020年底，中國電信就已開通北京至成都、上海、廣州三條ATG試驗航線。
2021年5月底，中國電信再次公開表示，將投入電信頻率100MHz資源，融合航空移動頻率10MHz，采用混合組網(wǎng)方式，結合天翼云資源為中國民航定制5G ATG空地云專網(wǎng)。計劃實現(xiàn)全國航線的網(wǎng)絡覆蓋，機載設備同步完成適航。網(wǎng)絡建成后，單架飛機峰值帶寬將高達1Gbps。
中國聯(lián)通
早在2017年，中國聯(lián)通就宣布旗下全資子公司聯(lián)通寬帶在線有限公司，航美在線網(wǎng)絡科技有限公司與成都海特高新子公司海特凱融航空科技有限公司，共同成立聯(lián)通航美網(wǎng)絡有限公司，入局開發(fā)中國航空市場，為中國聯(lián)通機載通信業(yè)務提供產(chǎn)品集成、業(yè)務平臺研發(fā)、客戶服務等技術支撐工作。
中興通訊
2005年，中興通訊便進入ATG領域，擁有3G/4G ATG規(guī)模商用經(jīng)驗，為知名ATG服務提供商美國Gogo公司承建了全球最早、規(guī)模最大的3G ATG網(wǎng)絡。
其業(yè)界首創(chuàng)的地面網(wǎng)絡與空中ATG網(wǎng)絡同頻技術，可節(jié)省運營商無線頻譜資源，實現(xiàn)頻譜有效復用；定制化的地面和機載天線、beamforming技術、波束跟蹤技術等，可滿足乘客互聯(lián)網(wǎng)與航空公司的信息交互。憑借其地面通信技術積累，中興通訊攻克特殊場景應用、特定區(qū)域覆蓋、地面網(wǎng)絡干擾隔離等一系列難題。
圖片來源：鮮棗課堂2020年8月，在第二屆中國民航互聯(lián)飛機大會上，中興通訊推出了業(yè)界首個5G ATG解決方案，可支持1200km/小時的超高飛行速度以及300km的超廣覆蓋半徑。
ATG未來可期
雖然產(chǎn)業(yè)鏈很積極，大家看了也樂呵，但不得不說的是，按照飛機上網(wǎng)這么多年的緩慢推進節(jié)奏，5G ATG也一定是一件需要耐心的事情。根據(jù)2020年的數(shù)據(jù)，中國民航飛機可聯(lián)網(wǎng)率約為5%，而作為對比，美國為83%，全球聯(lián)網(wǎng)比例49%，可見未來中國還有很長的路要走。
而且，即便ATG在未來突破了商業(yè)模式、改裝成本、政策法規(guī)的限制，也一定不是“空中上網(wǎng)”的唯一技術。事實上，目前飛機上網(wǎng)主要的方式就有兩種，除了ATG之外，還有一種衛(wèi)星通信方案，更直接一點，后者才是目前飛機上網(wǎng)的主流形式。衛(wèi)星通信方式是將衛(wèi)星天線安裝在飛機頂部，機艙內(nèi)加裝通信衛(wèi)星的轉發(fā)器，并在機艙內(nèi)部署Wi-Fi接入點。
圖片來源：民航發(fā)展規(guī)劃研究院兩種方案相比較，各有優(yōu)缺點，因此并不能簡單總結誰會取代誰。比如，相比衛(wèi)星通信的方式，ATG在成本、網(wǎng)絡質量等方面占有絕對的優(yōu)勢，另外ATG技術可以隨著****的升級而升級，衛(wèi)星通信想要升級就困難太多了。但是ATG在網(wǎng)絡覆蓋上也有明顯的劣勢，那便是無法覆蓋地球上占比更多的海洋，或無法部署****的偏遠沙漠或地形復雜的山地。
不過在我國，根據(jù)《中國民航統(tǒng)計公報》顯示，2019年國內(nèi)航班占我國可計總規(guī)模超過80%。國內(nèi)航班的航線主要在陸地和近海，因此ATG方法將來一定大有發(fā)展。
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