在國產(chǎn)C919大飛機(jī)上用5G上網(wǎng)！這到底是一種怎樣的技術(shù)？
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資料來源：網(wǎng)優(yōu)雇傭軍等
作者：Alex
物聯(lián)網(wǎng)智庫 整理發(fā)布
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工信部已于近期批復(fù)了中國移動(dòng)利用4.9GHz部分5G頻率資源在國內(nèi)有關(guān)省份開展5G ATG（5G地空通信技術(shù)）技術(shù)驗(yàn)證的申請(qǐng)。中國5G網(wǎng)絡(luò)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(gè)地方你可能難以想象，那便是飛機(jī)上。
飛機(jī)上網(wǎng)一直是“老生常談”的話題，然而兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)了這么多年，很多乘坐過飛機(jī)的人至今都沒有體驗(yàn)過真正的“空中上網(wǎng)”。每當(dāng)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(jī)即將起飛，請(qǐng)您系好安全帶，收起小桌板，調(diào)直座椅靠背，打開遮光板，請(qǐng)將您的手機(jī)和其他電子設(shè)備調(diào)成飛行模式或關(guān)機(jī)……”，這時(shí)所有人都清楚，在接下來的旅途中自己要暫時(shí)進(jìn)入“世外桃源”模式了。
當(dāng)然，有多少打工人也因?yàn)轱w機(jī)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(jī)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(fù)了中國移動(dòng)利用4.9GHz部分5G頻率資源在國內(nèi)有關(guān)省份開展5G ATG（5G地空通信技術(shù)）技術(shù)驗(yàn)證的申請(qǐng)。
這意味著，以前無法實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)自由的飛機(jī)也將跟隨地面同步進(jìn)入5G時(shí)代，以后乘坐飛機(jī)出行的乘客再也不會(huì)在飛行途中“失聯(lián)”了，也能夠像在地面一樣隨時(shí)“網(wǎng)上沖浪”。當(dāng)然，打工人的“最后一片凈土”也就沒有了，下了飛機(jī)之后，打開手機(jī)第一眼看到的不再是狂轟亂炸的電話和微信，畢竟飛機(jī)上也能上網(wǎng)辦公了。
ATG進(jìn)入5G時(shí)代
ATG全稱為Air To Groud，其原理是通過運(yùn)營商在地面上沿著飛機(jī)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(jī)專用通訊****，然后把信號(hào)****至高空，經(jīng)過ATG****覆蓋范圍的飛機(jī)便能利用安裝在腹艙內(nèi)的ATG接收器接收地面無線信號(hào)，實(shí)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(jī)直接進(jìn)行信息傳輸，但坐在艙內(nèi)的乘客則是通過CPE（Customer Premise Equipment）機(jī)載通信設(shè)備將****信號(hào)轉(zhuǎn)為Wi-Fi信號(hào)來實(shí)現(xiàn)空中上網(wǎng)，就如同在家使用Wi-Fi一樣。
ATG作為主要機(jī)載Wi-Fi技術(shù)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(luò)的市場。在我國，2018年12月，中國商飛就已首次圓滿實(shí)現(xiàn)在ARJ21飛機(jī)103駕機(jī)上對(duì)ATG地空寬帶通信系統(tǒng)的測(cè)試測(cè)飛。2021年9月1日，國家無線電辦公室印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)地空移動(dòng)通信（ATG）業(yè)務(wù)無線電管理有關(guān)事宜的通知》，進(jìn)一步為ATG的商業(yè)化運(yùn)營做好了準(zhǔn)備。
今時(shí)不同以往的是，工信部本次批復(fù)為5G ATG，基于5G公眾移動(dòng)通信技術(shù)所實(shí)現(xiàn)。由于此前ATG技術(shù)并不成熟，加之蜂窩網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)效果一般，因此并未在地空通信中掀起太大的風(fēng)浪，而5G的加持則將有望徹底改變外界對(duì)ATG的看法。
根據(jù)《科創(chuàng)日?qǐng)?bào)》得到的消息，中國移動(dòng)的5G ATG方案可以為每架飛機(jī)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(dá)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(shù)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(gè)通俗一點(diǎn)的例子，以燈泡作為一個(gè)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(gè)光源，可以看到手電筒可以把光集中輻射到一個(gè)方向上，能量更加聚焦，因此照得也更遠(yuǎn)。
圖片來源：無線深海而波束賦形正是運(yùn)用了這一原理，通過讓****把電磁波信號(hào)聚焦成幾支電磁波束，專門指向各個(gè)飛機(jī)****，就能夠有效避免能量的浪費(fèi)，從而讓信號(hào)傳遞得更遠(yuǎn)，并且飛機(jī)收到的信號(hào)也更加強(qiáng)。
雖然上述批復(fù)僅用于驗(yàn)證，但驗(yàn)證的下一步就是應(yīng)用?？梢哉f，5G來了，ATG也就來了。根據(jù)公開消息，本次批復(fù)，中國移動(dòng)將率先聯(lián)合中國飛行試驗(yàn)研究院開展國產(chǎn)大飛機(jī)試飛數(shù)據(jù)寬帶傳輸驗(yàn)證，試點(diǎn)的飛機(jī)機(jī)型包括中國商飛的ARJ21和C919。未來政策上放關(guān)，將作為預(yù)裝配置隨飛機(jī)一起出廠。
通信產(chǎn)業(yè)玩家已摩拳擦掌
本次的“幸運(yùn)兒”無疑是中國移動(dòng)，但實(shí)際上，國內(nèi)電信運(yùn)營商、電信通信設(shè)備商早已是“摩拳擦掌、躍躍欲試”。
中國移動(dòng)
在拿到本次批復(fù)之前， 中國移動(dòng)早在2020年便推出了中移九霄5G地空通信平臺(tái)。通過定制5G機(jī)載系統(tǒng)，中移九霄5G地空通信平臺(tái)提升了網(wǎng)絡(luò)性能，采用100MHz頻譜，實(shí)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(yuǎn)和近海航線場景覆蓋，支持1200Km/h的移動(dòng)性。
2021年，在第五屆“COMAC國際科技創(chuàng)新周”活動(dòng)上，中國移動(dòng)再次提前透露，在技術(shù)層面，國內(nèi)5G頻率中中國移動(dòng)4.9G頻段在使用性質(zhì)、業(yè)務(wù)類型、許可權(quán)限上已均滿足工信部相關(guān)要求。另外會(huì)議現(xiàn)場還展示了中國移動(dòng)在5G ATG方面與生態(tài)合作伙伴共同研發(fā)的技術(shù)成果、5G地空通信（ATG）相關(guān)業(yè)務(wù)產(chǎn)品，包含5G ATG 機(jī)載天線、5G ATG 機(jī)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(yàn)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(dòng)頻率10MHz，采用混合組網(wǎng)方式，結(jié)合天翼云資源為中國民航定制5G ATG空地云專網(wǎng)。計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全國航線的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，機(jī)載設(shè)備同步完成適航。網(wǎng)絡(luò)建成后，單架飛機(jī)峰值帶寬將高達(dá)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(luò)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(luò)有限公司，入局開發(fā)中國航空市場，為中國聯(lián)通機(jī)載通信業(yè)務(wù)提供產(chǎn)品集成、業(yè)務(wù)平臺(tái)研發(fā)、客戶服務(wù)等技術(shù)支撐工作。
中興通訊
2005年，中興通訊便進(jìn)入ATG領(lǐng)域，擁有3G/4G ATG規(guī)模商用經(jīng)驗(yàn)，為知名ATG服務(wù)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(luò)。
其業(yè)界首創(chuàng)的地面網(wǎng)絡(luò)與空中ATG網(wǎng)絡(luò)同頻技術(shù)，可節(jié)省運(yùn)營商無線頻譜資源，實(shí)現(xiàn)頻譜有效復(fù)用；定制化的地面和機(jī)載天線、beamforming技術(shù)、波束跟蹤技術(shù)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(shù)積累，中興通訊攻克特殊場景應(yīng)用、特定區(qū)域覆蓋、地面網(wǎng)絡(luò)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(jī)大會(huì)上，中興通訊推出了業(yè)界首個(gè)5G ATG解決方案，可支持1200km/小時(shí)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(jī)上網(wǎng)這么多年的緩慢推進(jìn)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(jī)可聯(lián)網(wǎng)率約為5%，而作為對(duì)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(shù)。事實(shí)上，目前飛機(jī)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(diǎn)，后者才是目前飛機(jī)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(jī)頂部，機(jī)艙內(nèi)加裝通信衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器，并在機(jī)艙內(nèi)部署Wi-Fi接入點(diǎn)。
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(diǎn)，因此并不能簡單總結(jié)誰會(huì)取代誰。比如，相比衛(wèi)星通信的方式，ATG在成本、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等方面占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，另外ATG技術(shù)可以隨著****的升級(jí)而升級(jí)，衛(wèi)星通信想要升級(jí)就困難太多了。但是ATG在網(wǎng)絡(luò)覆蓋上也有明顯的劣勢(shì)，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(yuǎn)沙漠或地形復(fù)雜的山地。
不過在我國，根據(jù)《中國民航統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，2019年國內(nèi)航班占我國可計(jì)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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