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S^2:5G已来,请问我可以在飞机上上网了么?
作者: lnx 来源: S2小伙伴 S2微沙龙 发布时间: 2019-11-15

 『不行』

当然,这里说的不太准确,
只能说国内航班目前还不行,
有些国外航班或说有些国际航班已经可以提供空中上网服务了,
可以在天上冲浪,刺不刺激?!
 
『万事不离为什么』
那么为什么这些航班可以提供客机上网服务呢?
这里就要谈及两种空中通信技术:
卫星通信技术和ATG通信技术。
 
『卫星通信』
简单来说就是以卫星作为中继,负责信息的接收和转发。
应用到空中通信来说,就是地面站把信息发给卫星,卫星接收并把信息转发给飞机,飞机接收,从而形成一条回路,完成通信过程。
卫星通信的优势在于系统容量大,覆盖区域广,可实现全球覆盖。
这么看,卫星通信已经可以解决空中通信的需求了,为什么还会出现ATG技术呢?
 
『因为卫星通信,它贵啊』
如果飞机要支持卫星通信,需要对飞机进行定制化的改装,同时需要安装特定的通信设备,这笔开销可达数百万元,除此之外,通信成本也会很高。
当然,贵只是一个方面,
卫星通信还一个潜在的问题,它所提供的带宽是空中飞机共享的带宽,换算到单机带宽,可能会比较窄。以中国为例,目前,同一时刻中国国内上空的飞机可能有1000+架,这个数字往后可能会更大,为了满足这1000+架飞机内乘客的业务需求,可能需要很多颗卫星同时提供服务。
 
『ATG通信』
那么,现在换个思路,能否像移动通信网络一样,使用地面基站直接为飞机乘客提供网络覆盖呢?
这就是之前提到的第二种技术,ATG(Air To Ground)技术,也即空地通信技术。
这里的空地通信指的可不是覆盖几百米高度的场景,
虑到飞机一般飞行在平流层底部,
所以现在说的可是10km高度的覆盖。
10km?!开玩笑的吧,地面基站覆盖距离也才几百、一千米,有时候覆盖还有问题,怎么去覆盖10km的高空?
那我这里说的不太准确,10km只是垂直距离,准确的说,应用于空中通信的地面基站覆盖距离是100~200km甚至更广。
 
『为什么能实现这么远距离的覆盖』
这得益于以下几个方面:
视距通信,定制化天线,非标改造。
首先,视距通信,
也即地面站与目标飞机之间无遮挡,
不需考虑穿透损耗和阴影衰落,路径损耗较小。
需要提及的是,由于飞机飞行速度在1000km/h,以1.8GHz频段为例,多普勒频移可达1kHz以上,目前手机终端能力无法支持如此庞大频偏下的信号解调。
另外,根据国家政策规定,不能在飞机上放置基站。
因此,目前采用机载CPE设备作为回传,CPE天线安装在飞机外表面。
也就是说地面站并不是直接服务机舱内的用户,而是由CPE负责接收地面站发送的信号,并将其转换为WIFI信号,服务机舱内的用户。
所以,也不需要考虑客机本身金属外皮的穿透损耗。
除此之外,0.3GHz~10GHz频段内大气损耗很小,不需要考虑雨衰和云层造成的穿透损耗。
综上,ATG场景下的路径损耗较低。
其次,定制化天线,
不同于地面移动网络覆盖,
ATG通信中,地面站的天线要朝上覆盖,
为了获得足够的天线增益,
需要对地面站天线和机载天线进行定制化的设计,
其中大规模天线,相控阵天线,波束设计等或成为需要重点关注的技术。
最后,非标改造,
3GPP标准的PRACH格式支持高速接入范围为33km,支持的低速接入范围100km,
无法满足ATG通信的覆盖半径需求,
因此需要重新进行PRACH接入设计,突破100km的接入限制,
为此,需要对地面基站和机载终端进行非标准化改造。
ATG通信中还有许多的技术细节无法一一列出,
总得来说,通过这些技术组合,可以实现100~200km甚至更广距的覆盖。
但是,ATG技术也有它的劣势,主要在于无法解决国际漫游和跨洋覆盖的问题。
除此之外,ATG技术能够使用的频率范围也有待批准。
 
『结语』
这样看来,未来的空中通信体系很可能会采用卫星通信和ATG通信组合的方式,取长补短,携手共赢。
让我们一起拭目以待吧!









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