中國5G網(wang)絡覆蓋(gai)之(zhi)廣令人(ren)驚嘆——在海拔6500米的珠峰上(shang)、一(yi)望無垠的大海上(shang)、荒無人(ren)煙的戈(ge)壁灘(tan)，即便(bian)這(zhe)些已經人(ren)跡罕至(zhi)的地(di)方，也能夠(gou)見到5G的身影。但是，有一(yi)個(ge)地(di)方你可(ke)能難以想象(xiang)，那便(bian)是飛機上(shang)。
飛(fei)(fei)機(ji)上網一直是“老生常(chang)談”的(de)(de)(de)(de)話題，然(ran)而(er)兜兜轉轉了這么多(duo)年，很多(duo)乘(cheng)(cheng)坐過飛(fei)(fei)機(ji)的(de)(de)(de)(de)人(ren)至今都(dou)沒有體驗(yan)過真(zhen)正的(de)(de)(de)(de)“空中(zhong)上網”。每當(dang)空乘(cheng)(cheng)人(ren)員禮貌(mao)地提醒，“尊敬的(de)(de)(de)(de)乘(cheng)(cheng)客(ke)您(nin)好(hao)，感謝您(nin)乘(cheng)(cheng)坐xxx航班，飛(fei)(fei)機(ji)即將(jiang)起(qi)飛(fei)(fei)，請您(nin)系好(hao)安全帶，收起(qi)小桌(zhuo)板，調(diao)直座椅靠(kao)背，打開(kai)遮光板，請將(jiang)您(nin)的(de)(de)(de)(de)手機(ji)和(he)其他電子設備調(diao)成飛(fei)(fei)行模(mo)式或關機(ji)……”，這時所(suo)有人(ren)都(dou)清楚，在接下來(lai)的(de)(de)(de)(de)旅途(tu)中(zhong)自(zi)己要暫時進(jin)入“世外桃源”模(mo)式了。
當(dang)然(ran)，有多少打(da)工人(ren)也因為飛(fei)機(ji)不能上網而(er)在暗(an)搓搓的(de)(de)竊(qie)喜，畢竟那(nei)可(ke)是打(da)工人(ren)的(de)(de)“最后(hou)一(yi)片凈土”。
圖(tu)片(pian)來源：工信部
不(bu)過隨(sui)著(zhu)近期一則消息(xi)的流出，飛機上不(bu)能上網這件事可能也(ye)將(jiang)成為歷史。根據(ju)工信(xin)部網站(zhan)5月(yue)5日消息(xi)，工信(xin)部已于近期批(pi)復了(le)中(zhong)國(guo)移動利用(yong)4.9GHz部分5G頻率資(zi)源在國(guo)內有關(guan)省(sheng)份開展5G ATG(5G地(di)空通信(xin)技術(shu))技術(shu)驗證的申請。
這意(yi)味著，以前無法實現上(shang)(shang)網(wang)自由的(de)(de)(de)(de)飛(fei)機也(ye)將跟(gen)隨地(di)面同步進(jin)入(ru)5G時代(dai)，以后乘坐飛(fei)機出(chu)行的(de)(de)(de)(de)乘客再(zai)也(ye)不會在飛(fei)行途(tu)中“失聯”了(le)，也(ye)能夠像在地(di)面一(yi)(yi)樣隨時“網(wang)上(shang)(shang)沖浪”。當然，打工人(ren)的(de)(de)(de)(de)“最后一(yi)(yi)片凈土(tu)”也(ye)就沒有了(le)，下了(le)飛(fei)機之后，打開手機第一(yi)(yi)眼(yan)看到的(de)(de)(de)(de)不再(zai)是狂轟亂炸的(de)(de)(de)(de)電(dian)話和微(wei)信，畢竟(jing)飛(fei)機上(shang)(shang)也(ye)能上(shang)(shang)網(wang)辦公了(le)。
ATG進入5G時代
在進行本(ben)部分之(zhi)前，有必(bi)要解(jie)釋一下什(shen)么是ATG。
ATG全稱為(wei)Air To Groud，其原理(li)是通過(guo)(guo)運營商在地(di)面(mian)上沿著飛機(ji)(ji)主(zhu)要(yao)航線或(huo)在特定空(kong)域部署一定數量(liang)(覆(fu)蓋(gai)全國主(zhu)要(yao)航線1000站以內(nei)即可(ke)完成)的飛機(ji)(ji)專用(yong)通訊基站，然(ran)后把信(xin)號發射至高空(kong)，經過(guo)(guo)ATG基站覆(fu)蓋(gai)范(fan)圍的飛機(ji)(ji)便能利(li)用(yong)安裝(zhuang)在腹艙內(nei)的ATG接收器接收地(di)面(mian)無線信(xin)號，實(shi)現地(di)空(kong)通信(xin)。
圖片來源：網優雇傭軍(jun)
不過需(xu)要說明的是，雖然地面基站可以與飛(fei)機直(zhi)接進行信息傳輸，但坐在(zai)艙內的乘(cheng)客則(ze)是通過CPE(Customer Premise Equipment)機載通信設備將基站信號轉(zhuan)為Wi-Fi信號來實(shi)現空中(zhong)上(shang)網，就如同在(zai)家使用Wi-Fi一樣。
ATG作為(wei)主要機(ji)載Wi-Fi技術之一(yi)，并非什么新概念。在全球，ATG是(shi)主流市場(chang)陸上(shang)航線地(di)(di)空通(tong)信的(de)(de)主要手段，如美國就是(shi)全球最早商(shang)用(yong)3G ATG網絡的(de)(de)市場(chang)。在我國，2018年12月，中國商(shang)飛(fei)就已首次圓滿實現(xian)在ARJ21飛(fei)機(ji)103駕機(ji)上(shang)對ATG地(di)(di)空寬帶(dai)通(tong)信系統的(de)(de)測試測飛(fei)。2021年9月1日，國家無(wu)線電辦(ban)公室(shi)印(yin)發《關于加強地(di)(di)空移(yi)動通(tong)信(ATG)業務無(wu)線電管理(li)有關事(shi)宜的(de)(de)通(tong)知(zhi)》，進一(yi)步為(wei)ATG的(de)(de)商(shang)業化運營(ying)做好了準(zhun)備。
今時不同以往的是，工信(xin)部(bu)本次批(pi)復為5G ATG，基于5G公眾移動通信(xin)技術所實現(xian)。由于此(ci)前(qian)ATG技術并不成熟(shu)，加(jia)之(zhi)蜂窩網絡體驗效果一般，因此(ci)并未(wei)在地空通信(xin)中掀起(qi)太大的風(feng)浪，而(er)5G的加(jia)持則(ze)將有望徹底(di)改變外界(jie)對(dui)ATG的看法。
根據《科創(chuang)日報(bao)》得到的消息，中國移動的5G ATG方案(an)可以(yi)為(wei)每架飛機提(ti)供420Mbps峰值下載(zai)速(su)(su)率和66Mbps峰值的上(shang)(shang)行速(su)(su)率，最大覆(fu)蓋半徑達300千米。這一速(su)(su)度簡直(zhi)比地面上(shang)(shang)的4G都要“絲滑”，連接距離讓2G都“望(wang)塵莫及(ji)”。而之所以(yi)有如此革命性的成果(guo)，就(jiu)不得不提(ti)5G ATG所基(ji)于的5G主(zhu)要技術特征(zheng)了。
比如工信(xin)部(bu)的(de)(de)文件中(zhong)提(ti)到(dao)(dao)，5G ATG將使用波(bo)束(shu)賦(fu)形天(tian)線，這可(ke)是(shi)5G的(de)(de)殺手(shou)锏(jian)之一(yi)(yi)(yi)。波(bo)束(shu)賦(fu)形按照字面(mian)意思解釋，就是(shi)“賦(fu)予波(bo)束(shu)一(yi)(yi)(yi)定的(de)(de)形狀”，而“波(bo)”就是(shi)電磁波(bo)的(de)(de)意思。我們常(chang)(chang)見(jian)的(de)(de)光(guang)也是(shi)一(yi)(yi)(yi)種電磁波(bo)，不妨舉個通俗一(yi)(yi)(yi)點的(de)(de)例子，以燈泡作(zuo)為一(yi)(yi)(yi)個光(guang)源(yuan)，它所(suo)發(fa)出來的(de)(de)光(guang)通常(chang)(chang)都是(shi)沒有方向(xiang)性的(de)(de)，只能(neng)不斷向(xiang)四周(zhou)耗散;另外把手(shou)電筒(tong)作(zuo)為一(yi)(yi)(yi)個光(guang)源(yuan)，可(ke)以看(kan)到(dao)(dao)手(shou)電筒(tong)可(ke)以把光(guang)集中(zhong)輻射到(dao)(dao)一(yi)(yi)(yi)個方向(xiang)上，能(neng)量更加聚焦，因此照得也更遠。
圖(tu)片來源：無線深海
而波束賦形正(zheng)是(shi)運用了這一(yi)原理，通過讓(rang)基站把(ba)電磁波信(xin)號(hao)聚焦成幾支電磁波束，專門指向各(ge)個飛機(ji)(ji)發(fa)射，就(jiu)能(neng)夠(gou)有效避免能(neng)量的(de)浪費，從而讓(rang)信(xin)號(hao)傳遞得更遠，并且飛機(ji)(ji)收(shou)到的(de)信(xin)號(hao)也更加強(qiang)。
雖然(ran)上(shang)述批復僅用(yong)于驗(yan)證(zheng)(zheng)，但驗(yan)證(zheng)(zheng)的下(xia)一(yi)(yi)步就(jiu)是(shi)應用(yong)。可以說，5G來了，ATG也就(jiu)來了。根據公開消息，本次(ci)批復，中(zhong)國(guo)移動將率先聯合中(zhong)國(guo)飛(fei)(fei)行試驗(yan)研究院開展國(guo)產大(da)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)試飛(fei)(fei)數據寬(kuan)帶傳輸驗(yan)證(zheng)(zheng)，試點的飛(fei)(fei)機(ji)(ji)機(ji)(ji)型(xing)包(bao)括(kuo)中(zhong)國(guo)商飛(fei)(fei)的ARJ21和(he)C919。未來政策上(shang)放關，將作為預裝配置(zhi)隨飛(fei)(fei)機(ji)(ji)一(yi)(yi)起(qi)出廠。
通信產業玩家已摩拳擦掌
本次的“幸(xing)運兒”無(wu)疑(yi)是中國移動，但實際上，國內(nei)電(dian)信運營(ying)商、電(dian)信通信設(she)備商早已是“摩(mo)拳擦掌、躍躍欲試”。
中國移動
在拿到本次批(pi)復之前， 中(zhong)國(guo)移(yi)(yi)動早(zao)在2020年便(bian)推出了中(zhong)移(yi)(yi)九霄5G地空(kong)通信(xin)平(ping)臺(tai)。通過定制5G機(ji)載(zai)系統，中(zhong)移(yi)(yi)九霄5G地空(kong)通信(xin)平(ping)臺(tai)提升了網(wang)絡性能(neng)，采用100MHz頻譜(pu)，實現下行(xing)峰值速(su)率800Mbps，上行(xing)峰值速(su)率150Mbps;定制5G基(ji)站系統，單(dan)站最大覆(fu)(fu)蓋半(ban)徑300Km，支持偏(pian)遠(yuan)和近(jin)海(hai)航線場景覆(fu)(fu)蓋，支持1200Km/h的移(yi)(yi)動性。
2021年，在(zai)(zai)第(di)五屆“COMAC國(guo)際科技創新周(zhou)”活動(dong)上，中(zhong)國(guo)移(yi)動(dong)再次提(ti)前透露(lu)，在(zai)(zai)技術(shu)層(ceng)面，國(guo)內(nei)5G頻率中(zhong)中(zhong)國(guo)移(yi)動(dong)4.9G頻段在(zai)(zai)使用性質、業務(wu)類型、許可(ke)權限上已均滿足(zu)工信(xin)(xin)部(bu)相(xiang)關要求。另外會議(yi)現場還展(zhan)示了中(zhong)國(guo)移(yi)動(dong)在(zai)(zai)5G ATG方面與生態合作伙(huo)伴(ban)共同(tong)研(yan)發(fa)的技術(shu)成果、5G地空(kong)通信(xin)(xin)(ATG)相(xiang)關業務(wu)產品，包含5G ATG 機載(zai)天線(xian)、5G ATG 機載(zai)CPE、5G ATG 定制BBU、ATG 定制AAU等。
中國電信
2020年底，中國電信就(jiu)已(yi)開(kai)通北京至成都、上海、廣州三條ATG試驗航線(xian)。
2021年(nian)5月底，中國電信再(zai)次公開表示，將投入(ru)電信頻率(lv)100MHz資源，融合航空移動頻率(lv)10MHz，采用(yong)混合組網方(fang)式，結(jie)合天翼云資源為中國民航定制5G ATG空地(di)云專(zhuan)網。計劃(hua)實現全國航線的網絡覆蓋，機(ji)載設備(bei)同步完(wan)成適航。網絡建成后(hou)，單(dan)架飛機(ji)峰值帶寬(kuan)將高達(da)1Gbps。
中國聯通
早在(zai)2017年(nian)，中國(guo)(guo)聯通(tong)(tong)就宣布旗(qi)下(xia)全資子(zi)公司(si)(si)聯通(tong)(tong)寬帶在(zai)線(xian)有(you)(you)(you)限(xian)(xian)(xian)公司(si)(si)，航(hang)(hang)美在(zai)線(xian)網(wang)絡科技有(you)(you)(you)限(xian)(xian)(xian)公司(si)(si)與成都海特高新(xin)子(zi)公司(si)(si)海特凱融航(hang)(hang)空(kong)科技有(you)(you)(you)限(xian)(xian)(xian)公司(si)(si)，共同成立聯通(tong)(tong)航(hang)(hang)美網(wang)絡有(you)(you)(you)限(xian)(xian)(xian)公司(si)(si)，入(ru)局開(kai)發(fa)中國(guo)(guo)航(hang)(hang)空(kong)市場(chang)，為(wei)中國(guo)(guo)聯通(tong)(tong)機(ji)載(zai)通(tong)(tong)信業務(wu)提供產品(pin)集(ji)成、業務(wu)平臺研發(fa)、客(ke)戶服務(wu)等技術支(zhi)撐工作。
中興通訊
2005年，中興(xing)通訊便(bian)進入ATG領(ling)域，擁有3G/4G ATG規模商用(yong)經驗，為知(zhi)名(ming)ATG服務提供商美國Gogo公(gong)司承建了全球最早、規模最大的3G ATG網絡。
其(qi)業界(jie)首創的地(di)面(mian)網(wang)絡與(yu)空(kong)(kong)中ATG網(wang)絡同頻技術，可節省運營(ying)商無線(xian)(xian)頻譜(pu)資(zi)源，實現(xian)頻譜(pu)有效復用;定制化的地(di)面(mian)和機(ji)載天線(xian)(xian)、beamforming技術、波(bo)束(shu)跟蹤技術等(deng)，可滿足乘客互(hu)聯網(wang)與(yu)航空(kong)(kong)公司的信息交互(hu)。憑借其(qi)地(di)面(mian)通信技術積累(lei)，中興通訊(xun)攻克特(te)(te)殊場景應(ying)用、特(te)(te)定區域覆蓋、地(di)面(mian)網(wang)絡干擾(rao)隔離等(deng)一系列(lie)難題(ti)。
圖片來源(yuan)：鮮棗課堂
2020年8月，在第二屆中國民航互聯飛(fei)機(ji)大會上，中興(xing)通訊(xun)推出了業界(jie)首個5G ATG解決方案，可支(zhi)持1200km/小(xiao)時的超高(gao)飛(fei)行速度以及(ji)300km的超廣覆(fu)蓋半徑。
ATG未來可期
雖然(ran)產業鏈(lian)很積極(ji)，大家看了也樂呵，但不得不說的(de)是，按(an)照飛機上網這么多(duo)年(nian)的(de)緩慢推進節(jie)奏，5G ATG也一定是一件需要(yao)耐心的(de)事情。根據(ju)2020年(nian)的(de)數據(ju)，中(zhong)國(guo)民航(hang)飛機可(ke)聯(lian)網率約為5%，而作為對比，美國(guo)為83%，全球聯(lian)網比例49%，可(ke)見(jian)未來(lai)中(zhong)國(guo)還有(you)很長的(de)路要(yao)走。
而且，即便ATG在(zai)(zai)未來突(tu)破(po)了商業模式、改裝成本、政策法(fa)規的限制，也一定不是(shi)(shi)“空中上(shang)網”的唯一技術。事實上(shang)，目前飛(fei)機(ji)上(shang)網主要(yao)的方(fang)式就有(you)兩(liang)種，除了ATG之外(wai)，還(huan)有(you)一種衛星(xing)(xing)(xing)通信(xin)方(fang)案，更直接一點，后者(zhe)才(cai)是(shi)(shi)目前飛(fei)機(ji)上(shang)網的主流(liu)形(xing)式。衛星(xing)(xing)(xing)通信(xin)方(fang)式是(shi)(shi)將(jiang)衛星(xing)(xing)(xing)天線安(an)裝在(zai)(zai)飛(fei)機(ji)頂部(bu)，機(ji)艙內(nei)加裝通信(xin)衛星(xing)(xing)(xing)的轉(zhuan)發器，并在(zai)(zai)機(ji)艙內(nei)部(bu)署Wi-Fi接入點。
圖片來源：民航發展規劃(hua)研(yan)究院
兩(liang)種方(fang)(fang)案相(xiang)(xiang)比較，各有優(you)缺(que)點，因(yin)此(ci)并不能(neng)簡單總結誰(shui)會取代誰(shui)。比如，相(xiang)(xiang)比衛(wei)星(xing)通信的(de)方(fang)(fang)式，ATG在成(cheng)本、網(wang)絡質量(liang)等方(fang)(fang)面(mian)占有絕對的(de)優(you)勢，另外ATG技術可以隨著基站的(de)升級(ji)而升級(ji)，衛(wei)星(xing)通信想要升級(ji)就困難太多了。但是(shi)ATG在網(wang)絡覆蓋(gai)上(shang)也有明顯的(de)劣勢，那便是(shi)無法覆蓋(gai)地(di)球(qiu)上(shang)占比更多的(de)海(hai)洋，或無法部(bu)署(shu)基站的(de)偏(pian)遠沙漠(mo)或地(di)形復雜(za)的(de)山(shan)地(di)。
不(bu)過在我國(guo)(guo)，根(gen)據《中國(guo)(guo)民航(hang)統計(ji)(ji)公(gong)報》顯示，2019年國(guo)(guo)內(nei)航(hang)班占我國(guo)(guo)可計(ji)(ji)總規模超(chao)過80%。國(guo)(guo)內(nei)航(hang)班的航(hang)線主要在陸(lu)地和近海，因此ATG方法將來一定大有發(fa)展。
參考資料：
1.《想在萬米高空實現“上網自由”，為什么這么難?》，科普中(zhong)央廚房
2.《終于，網絡(luo)上天了》，網優雇傭軍
3.《5G怎樣實現波(bo)束賦形》，無線深海
