中(zhong)國(guo)5G網絡覆蓋之廣令(ling)人驚嘆——在海(hai)拔6500米的珠峰上、一(yi)望(wang)無垠的大海(hai)上、荒無人煙的戈壁(bi)灘，即便(bian)這些已經人跡罕至的地方，也能(neng)夠見到(dao)5G的身影(ying)。但是，有一(yi)個(ge)地方你(ni)可(ke)能(neng)難以想象，那便(bian)是飛(fei)機上。
飛機上(shang)網(wang)一直(zhi)(zhi)是“老生常談”的話題，然而(er)兜(dou)兜(dou)轉轉了這么多年，很多乘(cheng)(cheng)坐過飛機的人至今(jin)都(dou)(dou)沒有體驗過真正的“空(kong)中(zhong)上(shang)網(wang)”。每(mei)當空(kong)乘(cheng)(cheng)人員禮貌地提(ti)醒，“尊敬的乘(cheng)(cheng)客您(nin)好，感謝您(nin)乘(cheng)(cheng)坐xxx航班(ban)，飛機即將(jiang)起(qi)飛，請您(nin)系好安全帶，收起(qi)小(xiao)桌板，調直(zhi)(zhi)座椅靠(kao)背，打開(kai)遮光板，請將(jiang)您(nin)的手機和其他(ta)電子(zi)設備調成飛行模式(shi)或關(guan)機……”，這時所有人都(dou)(dou)清楚，在接下(xia)來的旅途中(zhong)自己要暫時進入“世(shi)外桃源”模式(shi)了。
當然，有多少(shao)打工人也因為飛機不能上網而(er)在暗搓搓的竊(qie)喜，畢竟那可是打工人的“最后一片凈土”。
圖片來(lai)源：工(gong)信部
不過隨著(zhu)近期一則消息的流出，飛(fei)機上(shang)(shang)不能上(shang)(shang)網這件事可能也將成(cheng)為(wei)歷(li)史。根(gen)據工(gong)信(xin)部(bu)網站(zhan)5月5日消息，工(gong)信(xin)部(bu)已(yi)于(yu)近期批復了中國移動利用4.9GHz部(bu)分5G頻率資(zi)源在國內有(you)關(guan)省(sheng)份開展(zhan)5G ATG(5G地空通信(xin)技術)技術驗證的申請。
這(zhe)意味(wei)著，以(yi)前(qian)無法實現上(shang)(shang)網(wang)自由的(de)飛(fei)(fei)機也(ye)(ye)將跟(gen)隨地面同步進入5G時代，以(yi)后(hou)乘坐(zuo)飛(fei)(fei)機出行(xing)的(de)乘客再也(ye)(ye)不(bu)會在飛(fei)(fei)行(xing)途中“失聯”了(le)(le)，也(ye)(ye)能夠(gou)像在地面一(yi)樣(yang)隨時“網(wang)上(shang)(shang)沖浪”。當然，打工人的(de)“最后(hou)一(yi)片(pian)凈(jing)土(tu)”也(ye)(ye)就(jiu)沒有了(le)(le)，下了(le)(le)飛(fei)(fei)機之后(hou)，打開手機第一(yi)眼看到的(de)不(bu)再是狂轟(hong)亂炸的(de)電話和微信，畢竟飛(fei)(fei)機上(shang)(shang)也(ye)(ye)能上(shang)(shang)網(wang)辦公了(le)(le)。
ATG進入5G時代
在進行本部分之前，有必要解釋一下什么是ATG。
ATG全稱為Air To Groud，其原理(li)是通(tong)過運營商(shang)在地面上(shang)沿著飛(fei)機(ji)主要航線或(huo)在特定空域部署一(yi)定數量(覆蓋全國主要航線1000站(zhan)以(yi)內(nei)即可完成)的(de)(de)飛(fei)機(ji)專用(yong)通(tong)訊基站(zhan)，然后(hou)把信(xin)(xin)號發(fa)射(she)至高空，經(jing)過ATG基站(zhan)覆蓋范圍的(de)(de)飛(fei)機(ji)便(bian)能(neng)利用(yong)安裝(zhuang)在腹(fu)艙內(nei)的(de)(de)ATG接收器接收地面無線信(xin)(xin)號，實現地空通(tong)信(xin)(xin)。
圖(tu)片(pian)來源：網優雇傭軍
不過需(xu)要說明的(de)是，雖(sui)然地面(mian)基站(zhan)可以與飛機直接進行(xing)信(xin)息傳(chuan)輸(shu)，但坐在(zai)艙內的(de)乘(cheng)客(ke)則是通過CPE(Customer Premise Equipment)機載通信(xin)設備(bei)將基站(zhan)信(xin)號(hao)轉為Wi-Fi信(xin)號(hao)來實現空(kong)中上網，就如同在(zai)家(jia)使用Wi-Fi一樣。
ATG作(zuo)為主(zhu)要機(ji)(ji)載Wi-Fi技(ji)術(shu)之一(yi)，并非(fei)什么新(xin)概念。在(zai)(zai)全球，ATG是主(zhu)流(liu)市場陸(lu)上航線(xian)(xian)地(di)空(kong)(kong)通信的主(zhu)要手段，如美國就是全球最早商(shang)(shang)用3G ATG網絡(luo)的市場。在(zai)(zai)我(wo)國，2018年12月，中(zhong)國商(shang)(shang)飛就已(yi)首次圓滿實現在(zai)(zai)ARJ21飛機(ji)(ji)103駕機(ji)(ji)上對ATG地(di)空(kong)(kong)寬帶(dai)通信系統的測試測飛。2021年9月1日，國家(jia)無(wu)(wu)線(xian)(xian)電辦公(gong)室(shi)印發(fa)《關于加強地(di)空(kong)(kong)移動(dong)通信(ATG)業務(wu)無(wu)(wu)線(xian)(xian)電管理有關事宜(yi)的通知》，進一(yi)步為ATG的商(shang)(shang)業化(hua)運(yun)營(ying)做好了(le)準備。
今(jin)時(shi)不同以往的(de)是(shi)，工信部本次批(pi)復(fu)為5G ATG，基于(yu)5G公眾(zhong)移(yi)動通(tong)信技(ji)術所實現。由于(yu)此(ci)前ATG技(ji)術并不成熟，加之蜂窩網絡體驗效果(guo)一般，因(yin)此(ci)并未在(zai)地空通(tong)信中(zhong)掀起(qi)太大的(de)風浪，而5G的(de)加持則將(jiang)有(you)望徹底改變(bian)外界對ATG的(de)看(kan)法。
根(gen)據《科創日報(bao)》得到的消息，中國移動的5G ATG方(fang)案(an)可(ke)以為每架飛機提供(gong)420Mbps峰值下載速(su)率(lv)和66Mbps峰值的上行速(su)率(lv)，最(zui)大覆蓋半(ban)徑達(da)300千(qian)米。這一(yi)速(su)度簡(jian)直比地面上的4G都(dou)要(yao)“絲(si)滑”，連接距離讓2G都(dou)“望塵莫及”。而之所以有如此革命性(xing)的成果，就不(bu)得不(bu)提5G ATG所基于的5G主(zhu)要(yao)技術特征了。
比如工信部的(de)(de)文(wen)件中(zhong)提到，5G ATG將使用波(bo)束賦(fu)形天線(xian)，這(zhe)可是(shi)(shi)5G的(de)(de)殺(sha)手(shou)锏之一。波(bo)束賦(fu)形按(an)照(zhao)字面意思(si)解釋，就是(shi)(shi)“賦(fu)予波(bo)束一定的(de)(de)形狀”，而(er)“波(bo)”就是(shi)(shi)電(dian)(dian)磁波(bo)的(de)(de)意思(si)。我(wo)們(men)常見的(de)(de)光(guang)(guang)也是(shi)(shi)一種(zhong)電(dian)(dian)磁波(bo)，不(bu)妨舉個通俗一點的(de)(de)例(li)子，以燈泡作為(wei)一個光(guang)(guang)源，它所發(fa)出來的(de)(de)光(guang)(guang)通常都是(shi)(shi)沒有方向性的(de)(de)，只能(neng)不(bu)斷向四周耗散;另(ling)外把手(shou)電(dian)(dian)筒(tong)作為(wei)一個光(guang)(guang)源，可以看到手(shou)電(dian)(dian)筒(tong)可以把光(guang)(guang)集中(zhong)輻射到一個方向上，能(neng)量更(geng)加聚焦(jiao)，因此照(zhao)得也更(geng)遠(yuan)。
圖片來源：無線深(shen)海
而波束(shu)賦(fu)形(xing)正是運用了這一原理，通過(guo)讓基站(zhan)把電磁波信(xin)號聚焦成(cheng)幾支(zhi)電磁波束(shu)，專門指向各個飛(fei)機發射，就(jiu)能夠有效(xiao)避免能量的浪(lang)費，從而讓信(xin)號傳(chuan)遞得更遠，并(bing)且飛(fei)機收(shou)到的信(xin)號也更加強。
雖然上(shang)述(shu)批(pi)復(fu)僅用于驗證，但驗證的下一步就是應用。可以說，5G來(lai)了，ATG也就來(lai)了。根據公開(kai)消息，本次批(pi)復(fu)，中(zhong)(zhong)國移動將率先聯合中(zhong)(zhong)國飛(fei)行試(shi)(shi)驗研究院開(kai)展國產大飛(fei)機(ji)試(shi)(shi)飛(fei)數據寬(kuan)帶傳輸驗證，試(shi)(shi)點的飛(fei)機(ji)機(ji)型包(bao)括中(zhong)(zhong)國商飛(fei)的ARJ21和C919。未來(lai)政策上(shang)放關，將作為預裝(zhuang)配置隨飛(fei)機(ji)一起(qi)出廠。
通信產業玩家已摩拳擦掌
本次的(de)“幸運(yun)兒(er)”無疑是中國(guo)移動，但實際上，國(guo)內電信(xin)(xin)運(yun)營(ying)商、電信(xin)(xin)通信(xin)(xin)設備商早(zao)已是“摩(mo)拳(quan)擦掌、躍躍欲試”。
中國移動
在拿到(dao)本(ben)次批(pi)復(fu)之前(qian)， 中(zhong)國移動(dong)早在2020年(nian)便推出了中(zhong)移九霄5G地(di)空通信(xin)(xin)平(ping)臺(tai)。通過定制5G機載(zai)系(xi)統，中(zhong)移九霄5G地(di)空通信(xin)(xin)平(ping)臺(tai)提(ti)升(sheng)了網絡性能，采用100MHz頻譜，實現下(xia)行峰(feng)值速率800Mbps，上行峰(feng)值速率150Mbps;定制5G基站系(xi)統，單站最大覆(fu)蓋(gai)(gai)半徑300Km，支持偏遠和近海航線場景覆(fu)蓋(gai)(gai)，支持1200Km/h的移動(dong)性。
2021年，在第五屆“COMAC國際科(ke)技(ji)(ji)創(chuang)新(xin)周(zhou)”活動(dong)上，中(zhong)(zhong)國移動(dong)再(zai)次提(ti)前透露(lu)，在技(ji)(ji)術(shu)層面，國內(nei)5G頻率中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)國移動(dong)4.9G頻段在使(shi)用性質、業務(wu)類(lei)型(xing)、許(xu)可權限上已均滿足工信(xin)部相關要(yao)求。另(ling)外(wai)會(hui)議現場還展示了(le)中(zhong)(zhong)國移動(dong)在5G ATG方(fang)面與生態合(he)作伙伴共同研發的(de)技(ji)(ji)術(shu)成果、5G地空通信(xin)(ATG)相關業務(wu)產品，包(bao)含5G ATG 機載天(tian)線、5G ATG 機載CPE、5G ATG 定制BBU、ATG 定制AAU等。
中國電信
2020年底(di)，中國(guo)電(dian)信就已(yi)開(kai)通(tong)北京(jing)至成都、上海、廣(guang)州三條ATG試驗航線。
2021年5月底，中(zhong)國(guo)(guo)電信(xin)(xin)再(zai)次公開表示，將投入電信(xin)(xin)頻率100MHz資源(yuan)，融(rong)合航(hang)空移動(dong)頻率10MHz，采用混合組網方式，結合天(tian)翼云(yun)資源(yuan)為中(zhong)國(guo)(guo)民航(hang)定制5G ATG空地(di)云(yun)專網。計劃實現全國(guo)(guo)航(hang)線(xian)的網絡覆蓋，機載設備同步完(wan)成適航(hang)。網絡建成后(hou)，單架飛機峰值帶寬將高達1Gbps。
中國聯通
早在(zai)2017年(nian)，中(zhong)國(guo)聯通就宣布(bu)旗下全資(zi)子公司(si)聯通寬帶(dai)在(zai)線(xian)(xian)有(you)(you)限公司(si)，航(hang)美(mei)在(zai)線(xian)(xian)網(wang)絡科(ke)技有(you)(you)限公司(si)與(yu)成(cheng)都海特高(gao)新子公司(si)海特凱融航(hang)空科(ke)技有(you)(you)限公司(si)，共同(tong)成(cheng)立(li)聯通航(hang)美(mei)網(wang)絡有(you)(you)限公司(si)，入局開(kai)發中(zhong)國(guo)航(hang)空市(shi)場，為中(zhong)國(guo)聯通機載通信業務提供產品(pin)集成(cheng)、業務平臺研發、客戶服(fu)務等(deng)技術支撐(cheng)工作。
中興通訊
2005年，中興通訊便(bian)進(jin)入ATG領域，擁(yong)有3G/4G ATG規模(mo)商用經驗(yan)，為(wei)知名ATG服務(wu)提供商美國Gogo公司承(cheng)建了全球最早(zao)、規模(mo)最大的3G ATG網絡。
其(qi)業界首創的地面(mian)網(wang)(wang)絡(luo)與空(kong)(kong)中ATG網(wang)(wang)絡(luo)同頻技(ji)(ji)術(shu)，可節(jie)省(sheng)運營商(shang)無線(xian)頻譜(pu)資(zi)源，實現頻譜(pu)有效(xiao)復用;定制化的地面(mian)和機載天線(xian)、beamforming技(ji)(ji)術(shu)、波束(shu)跟蹤(zong)技(ji)(ji)術(shu)等，可滿足乘客(ke)互聯網(wang)(wang)與航空(kong)(kong)公司的信息交互。憑借(jie)其(qi)地面(mian)通信技(ji)(ji)術(shu)積累，中興通訊攻克特(te)殊場景應用、特(te)定區(qu)域(yu)覆蓋、地面(mian)網(wang)(wang)絡(luo)干擾隔離等一系列難題。
圖片來源(yuan)：鮮棗課堂
2020年8月，在第二(er)屆中國民航互聯(lian)飛(fei)機(ji)大會上，中興通(tong)訊(xun)推出(chu)了業界首個5G ATG解決方案，可支持(chi)1200km/小時的超高飛(fei)行速度以及300km的超廣覆蓋(gai)半徑(jing)。
ATG未來可期
雖然產(chan)業鏈很積(ji)極，大家看了(le)也(ye)樂呵，但不得不說的(de)是，按照飛機(ji)上網(wang)這么多(duo)年的(de)緩慢推進節奏，5G ATG也(ye)一定是一件需要耐心的(de)事情。根據(ju)2020年的(de)數據(ju)，中國民航飛機(ji)可聯網(wang)率(lv)約為5%，而作為對(dui)比，美(mei)國為83%，全球聯網(wang)比例49%，可見未來中國還有很長的(de)路要走(zou)。
而(er)且，即便ATG在未來(lai)突破了商(shang)業模式(shi)(shi)、改裝成(cheng)本、政策法規的(de)(de)限制，也一定(ding)不是(shi)“空中上網(wang)(wang)”的(de)(de)唯一技(ji)術。事實上，目(mu)前飛機(ji)上網(wang)(wang)主要的(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)就有兩種(zhong)，除了ATG之外(wai)，還有一種(zhong)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)通(tong)(tong)信(xin)方(fang)案，更直接一點(dian)，后者才是(shi)目(mu)前飛機(ji)上網(wang)(wang)的(de)(de)主流形式(shi)(shi)。衛(wei)(wei)(wei)星(xing)通(tong)(tong)信(xin)方(fang)式(shi)(shi)是(shi)將衛(wei)(wei)(wei)星(xing)天線安裝在飛機(ji)頂部(bu)，機(ji)艙內(nei)加裝通(tong)(tong)信(xin)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)轉發器(qi)，并在機(ji)艙內(nei)部(bu)署Wi-Fi接入點(dian)。
圖(tu)片來源(yuan)：民航發展規劃研究院
兩種方(fang)(fang)案(an)相比(bi)較，各有優(you)缺點，因此并不能簡單總結誰(shui)會取代誰(shui)。比(bi)如，相比(bi)衛星(xing)通(tong)信(xin)的(de)方(fang)(fang)式，ATG在(zai)成(cheng)本(ben)、網(wang)絡質(zhi)量等方(fang)(fang)面占(zhan)有絕對(dui)的(de)優(you)勢(shi)，另外ATG技術可以隨著基站的(de)升(sheng)級而升(sheng)級，衛星(xing)通(tong)信(xin)想要升(sheng)級就困難太多了。但是ATG在(zai)網(wang)絡覆蓋上(shang)也有明顯的(de)劣勢(shi)，那便是無法覆蓋地球上(shang)占(zhan)比(bi)更多的(de)海洋，或無法部署基站的(de)偏(pian)遠沙漠或地形復雜的(de)山地。
不過(guo)在(zai)我國，根據《中國民航(hang)統計公報(bao)》顯示，2019年國內航(hang)班(ban)占我國可計總規模超過(guo)80%。國內航(hang)班(ban)的航(hang)線主要在(zai)陸地和近(jin)海，因此ATG方(fang)法將來(lai)一定大有發展。
參考資料：
1.《想(xiang)在萬米(mi)高空實現“上網自由(you)”，為什(shen)么(me)這么(me)難?》，科普中(zhong)央廚房
2.《終(zhong)于，網絡上天(tian)了(le)》，網優雇(gu)傭軍
3.《5G怎樣實(shi)現波束賦(fu)形》，無線深海
