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彻底看懂ATG 一篇文章

究竟什么是ATG?

ATG,就是Air To Ground,空对地通讯,也叫地空通讯。

它是一种十分不凡的通讯技术,专门为天上的飞机提供服务。

繁难来说,就是沿着飞机的航线,设置少量的空中基站。基站天线朝向天空,为飞机提供移动通讯信号,以此成功飞机的互联网业务衔接。

ATG有什么作用?

当然是为了让飞机上的人可以上网呀!

如今咱们所处的信息时代,大家时时辰刻都离不开手机,离不开互联网。

咱们曾经基本成功了手机信号在空中的无缝笼罩,然而,不时以来,在飞机上上网,都是一个大疑问。

每次飞机行将腾飞,空姐都会提示咱们封锁手机,或许将手机设置为航行形式。飞机飞入地空后,即使你偷偷关上手机,也是没有任何基站信号的。

依据数据显示,民航旅客的单次航班平均航行时长约为2.5小时。对很多人来说,这2.5小时就很难熬,坐立不安。

关于很多商务人士来说,时辰确保“不失联”,也十分关键。有时刻,错过关键的邮件和信息,会带来经济损失。(当然,有的打工人很享用这种“失联”。^_^)

不论怎样说,能够在飞机上经常使用网络,是大局部乘客的欲望。

2023年,国际民航旅客数量高达6.2亿人次。依据民航旅客服务测评(CAPSE)的调研结果显示,其中98%的乘客有上网志愿,78%的旅客会优先决定能上网的航班,63%的乘客情愿为飞机上网服务独自付费。

这难道不是妥妥的刚需?

除了乘客之外,网络服务关于航行员、空乘等机组人员也是十分有用的。

大家不要误解,不是为了让他们也刷剧和聊天,而是为了上班。

飞机分为前舱和后舱。乘客、空姐所处的区域,是后舱。航行员所处的驾驶室区域,就是前舱。

ATG可以协助传输前舱的关键数据,例如如航行数据、舱内视频数据、飞机位置和姿态数据、飞机肥壮监控数据等。机组成员佩戴无线肥壮手环,也可以经过ATG,将身材形态数据同步给空中。

ATG还可以支持一种叫电子航行包(EFB)的运行,以文字、照片、语音、视频等形式与空中成功即时通讯,实时查问航路、机场雷达回波图及各类气候资料等,协助机组人员启动决策。

大家都知道黑匣子。这个物品普通只能在意**现后启动查问,但有了基于ATG的实时网络衔接,飞机的很多灵活数据,都可以被空中所把握。这个意义,大家都懂。

ATG还可以在紧急状况下用于远程协助。例如后舱有乘客突发疾病,空中人员可以取得准确的病状影像信息,空乘也可以取无暇中的指点。

一切这些,都无利于优化民航航行环节中的安保性。

ATG有哪些技术优势?

想要让飞机具有互联网衔接,一共有两种形式。

一种是经过卫星。在飞机上装置卫星通讯装置,与卫星树立通讯链路,成功上网。

这种形式的缺陷很显著。

首先是网速慢。

Ku低通量卫星单机带宽只要2Mbps,Ku/Ka高通量卫星是100-150Mbps。如今很火的低轨星座卫星,最多也就200Mbps级别。看上去如同还行,但实践上,受各种要素影响,体验速率往往达不到这个水平。

其次是通讯时延大。

高轨(36000km)、中轨(8000km)卫星离空中距离很远,空口时延高达270ms以上。低轨(几百km)稍微近一点,最现实的状况也有30ms。加上一些卫星与空中站的回传处置,时延就会更大,乘客上网体验会很差。

第三当然是多少钱。

卫星通讯,触及到卫星的研制、发射、运营及保养等环节,老本十分高,摊到用户头上,上网费用必需不低。而且,卫星通讯还触及到卫星经常使用寿命疑问。中高轨15年,低轨5-8年,老本就更高了。

相比之下,ATG显然就更具优势。

首先,ATG驳回蜂窝移动通讯技术,假设驳回如今干流的5G技术,实测带宽可以到达486Mbps(100MHz频宽)。

其次,飞机的航行高度普通在1万米(10km)左右,这个距离远远小于卫星高度,所以通讯时延会比卫星更低(空口时延大概20ms)。

第三,多少钱老本低。

在网络侧,基站必需比卫星廉价,是吧?ATG站址可以应用现有5G基站站址、传输和**网资源。

ATG基站要独自买。依据测算,只要要1000个公用5G ATG基站,就可以成功全国的航线笼罩。对运营商来说,这都不是个事。

在飞机侧,飞机要求变革才干支持卫星通讯或ATG通讯。依据无关机构的测算,在单机改形老本上,ATG大概是100-250万一架,卫星通讯是300-万一架,这又拉开了老本差距。ATG有一个方面不如卫星,那就是笼罩场景。

卫星是世界全域笼罩,而ATG必要求有基站。海上是没有方法树立基站的。所以,关于国际航班(跨海比拟多),ATG往往用不了,只能依托卫星。

话说回来,国际航班的航线,90%都是在陆地上空。只要少局部场景,位于远海区域。所以,驳回ATG,能够满足绝大局部的国际航班上网需求。

ATG的技术架构是怎样的?

ATG整个架构并不算复杂,关键分为空中局部和机上局部。

以5G ATG为例,如下图所示:

空中首先是要有航线沿线的5G ATG基站(略有不同),而后经过传输设施(和公网相反),衔接到5G**网(和公网相反,可独自设置)。最后,乘客经常使用的互联网业务,连到Internet。前舱业务等,经过专线,衔接到航空公司等平台。

机上局部,比拟特意,触及到很多变革上班。

首先,要加装专门的天线,普通装置在机腹位置(卫星通讯天线会装置在机背位置)。

而后,衔接到CPE。再衔接到机舱内的Wi-Fi装置,或前舱的公用网络设施。

ATG机上局部(图片来自网络)

从系统架构的角度来说,如同并不是很复杂。

ATG的关键技术应战在飞机和基站之间的无线衔接局部。

民航飞机的航行速率普通是800千米/小时左右,最高可达1200千米/小时。航行高度前面说过了,平流层航行普通在1万米空中。

这么远的距离,这么快的速度,加入地气等要素的影响,想要保证网络衔接的高速稳固,是极具应战的。

针对超高速移动带来的多普勒频移,要求经过算法设计和参数优化,启动补救,尽或许下降频偏。

ATG系统的基站笼罩半径也比普通基站大得多。由于假设笼罩半径小,飞机飞得快,就会频繁出现小区切换,影响用户上网体验。

目前,经过驳回不凡的帧结构、调整空口无线参数,中兴通讯的5G ATG基站可以成功最大300km的小区笼罩半径,笼罩高度也可以到达13000米。

再有就是差异化的QoS保证。

飞机上的上网业务有很多,有的关键,有的不关键,要求经过设置不同的QCI业务优先级,对重点业务(航行数据、控制数据等)启动保证。

第四就是天线。天线对信号的影响很大。驳回相控阵天线,可以优化信号的指向性,增强信号收发成果,克服搅扰。

值得一提的是,国外很多ATG用的是专门的频段,且速率低,所以对天线要求不那么高。如今国际搞5G ATG的话,基本上都是64T64R的定制化Massive MIMO天线,具有更强的波束赋形和波束跟踪才干。

航空航行最关键的就是安保。

只管ATG的技术不算很复杂,但落地不容易。在飞机上启动变革,相对不像咱们自己家随意走个线那么繁难。哪怕装置一个很小的物品,都触及到十分复杂的钻研和论证上班,还要层层审批。

ATG系统变革,只能经过飞机制作企业来成功,周期很长,手续很多。没有拿到民航局的适航证,改培育是合法的,不被准许。

空中局部,普通来说,由电信运营商来成功。相对繁难一些,但也触及到频谱资源调配、信号搅扰克服等复杂细节。

ATG的商业化停顿如何?

在飞机上经常使用互联网,早在本世纪初就被提上了议程。

2005年,欧洲空中客车发表推出了世界首个客舱“无线网络系统”。不过,它借助的是“世界星”卫星通讯系统。

2007年,美国的Aircell公司(起初改名为GoGo air)买下了美国对空的3MHz频率(属于800MHz频段),并以此树立了世界首个3G ATG系统。这个系统基于CDMAEVDO技术,过后惹起了惊动。(过后我共事还去美国介入了这个名目。)

起初,欧洲空中网络(EAN)借助海事卫星组织的支持,树立了一套“卫星+4G ATG”的网络,为欧洲提供机载通讯笼罩,也取得了不错的成果。

相比之下,国际的机上联网和ATG技术起步稍微晚了一些。

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航行途中成功上网的航班,驳回的关键是卫星通讯。

2016年,国航成都分公司顺利成功了第一架空客A321飞机ATG系统的改装更新上班,将机上宽带上网速度优化到了30Mbps。

起初,运营商越来越看重这一块市场。然而,或许是思考到5G行将来到,所以,他们并没有鼎力树立4G ATG网络。

2018年,航行上网这块业务迎来了一波利好。

这一年的1月15日,中国民用航空局航行规范司下发《机上便携式电子设施(PED)经常使用评价指南》,有条件地放开经常使用手机等移动设施上网。12月,中国商飞公司牵头研制的ATG系统初次在国产支线客机ARJ21飞机103架机上启动了测试试飞,实验取得圆满成功。

2020年,围绕ATG的竞争开局变得强烈。关键竞争对手是中国移动和中国电信。

中国电信这边,2020年,他们与民航单位协作组建了天翼智慧航空科技股份有限公司(以下简称“天翼智航”)。年底,中国电信放开北京至成都、北京至上海、北京至广州三条ATG实验航线(目前有的还在运转)。过后,他们计划在2021年树立世界首张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、中兴通讯协作,在山东东营成功启动了搭载5G ATG系统的国产大飞机首飞。

2021年4月,中国民航局颁布了《中国民航新一代航空宽带通讯技术路途图》,再次给5G ATG加了一把火。

最近的大资讯,就是2023年5月,工信部依放开批复中国移动经常使用其4.9GHz局部5G频率资源,在国际无关省份展开5G地空通讯(5G-ATG)技术实验。

这个意义很严重,是国际初次专门批复了5G ATG的实验频段。实验地点就是商飞东营试飞区和陕西阎良试飞区。

目前,在5G ATG这块,中国移动和中国电信之间的赛跑十分强烈(中国联通或许前期会与电信共建共享),大家都在踊跃推进ATG的落地,试图抢占这块市场。

据悉,围绕京沪、京蓉、京广、沪蓉等国际支线实验空中网的树立,正在紧锣密鼓地启动之中。运营商曾经制订了推进路途图和期间方案,还成立了很多上班团队,全力推进航行安保性、通讯稳固性、系统互操作性等关键畛域的测实验证,以及空中配套、机载软配件、适航审定等规范规范的制订完善。

好啦,以上就是关于ATG的详细引见。

依据数据显示,中国民航客机联网率仅仅只要6%(且基本上是卫星通讯),远远落后于欧美兴旺国度(83%),甚至远低于世界平均水平(49%)。这个和咱们的经济开展水平以及通讯技术水平是十分不对称的。

我置信,接上去的几年,随着国际5G ATG的减速树立,这一局面将会有很大的改观。不久,咱们在飞机上必定能够享用高速且高价的互联网衔接服务。

参考文献:

《空中5G上网再进一步 中国移动5G-ATG实验获批》,谭伦,中国运营报;

《直冲云霄!探寻空中“5G冲浪”新洼地》,刘亚廷等,人民邮电报;

《ATG地空互联网技术,开启空中互联网时代》,韩营,中兴通讯;

《工信部批复移动展开5G-ATG实验,空中用5G不远了?》,孔学劭,南边都市报;

《左手卫星,右手ATG:中国电信的航空互联网幻想》,水易,c114通讯网;

《机上网络技术与差异化2C战略之钻研》,许洪澎;

《坐飞机将能5G上网了,但面前的迷信你必定要知道》,赵涵,中国战略新兴产业;

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