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老鹰漫谈系列(第三期):漫谈ATG(Air to Ground)的那点儿事

作者:谢鹰     2017.01.12    专栏    来源:猛科技
导读:本期老鹰漫谈将带您认识一下地空通信ATG技术的发展状况。


1、引 言什么是ATG?

ATG(Air To Ground)就是能让你在飞机上网的地空通信系统,就这么简单。

ATG怎么诞生的呢?

1991年飞行爱好者美国人Jimmy Ray梦想在私人飞行时能打电话,在一次烧烤聚会中,他在一张餐巾纸上描画了世界上第一张ATG草图。从那时开始,人们就梦想在天空旅行时自由通信,从此为ATG的发展播下了种子。

本期老鹰漫谈将带您认识一下地空通信ATG技术的发展状况。

2我们为什么需要ATG?

要在飞机上打电话上网,仅有客舱Wi-Fi局域网是不够的。就像家里有了Wi-Fi,但没有上网宽带接入,再好的客舱Wi-Fi局域网,也只能在客舱里玩玩儿,看不到外面精彩的世界。所谓飞机互联网接入,就先得修好路。这条路就是地空互联的接入技术,能让客舱Wi-Fi局域网与互联网连接起来,只有接入互联网了,那才能玩得随时随地、玩得即连即所见,那才叫玩得真high!

在航空互联的接入技术中,主要有卫星通信、ATG通信和未成熟的平流层通信技术。卫星通信历史较为悠久,目前已比较成熟,广泛应用于了军事通信、交通航运、应急通信等。而ATG属于新兴技术,应用也没有卫星那么广泛。但ATG技术与卫星技术相比,各有优劣,是互相补充的关系。

既然新兴的ATG技术与已有的卫星通信的互相补充,那我们有必要详细了解一下ATG技术。

3、ATG长啥样

ATG利用成熟的陆地移动通信技术,如3G、4G技术,针对航空高速移动、广覆盖等特性进行定制化开发,在地面建设部分天线覆盖天空的专用基站,构建一张地空立体覆盖的专用网络,有效解决高空立体覆盖,实现地空高速数据传送。

3.1ATG特点简单的说ATG技术的特点就是:速度快、延迟小、成本低、技术新。

3.2ATG系统构成ATG系统是如何构成的呢?

ATG系统由机载ATG系统、地面ATG基站和ATG核心网组成。全国各地有许多个地面基站向飞机发射无线信号,一个基站可同时连接多架飞机。飞机向地面ATG基站发射无线信号,作为通信回路。飞机可以在多个基站之间无缝自由切换,而用户在使用网络时是感受不到任何变化的。

ATG核心网通过安全防火墙和电信传输网络可接入互联网,实现飞机上互联网冲浪等功能。

3.3ATG基站了解了ATG系统架构,我们再来了解ATG基站长什么样?

ATG基站可以是地面固定基站(比如铁塔等)、也可以是移动通信车的方式。在10MHz带宽下,可以给飞机提供高达60Mbps下载速率、30Mbps上传速率。1个基站的覆盖半径可以达到150公里,全国有好多好多个这样的基站,多达几百个,连在一起后,即使飞机在1.2万米高空,以1200公里/小时高速飞行时,也可以随时随地网上冲浪哦。

ATG基站有哪些设备呢?

简而言之ATG设备就是少而精。机载ATG就2个设备:1根机载天线和1个基站CPE设备。地面ATG设备主要由:ATG天线、射频设备、基带设备、核心网设备、运行维护设备组成。

4、ATG发展历程

从ATG诞生之初就是为了能在飞行过程中,自由地打电话、上网冲浪。我们来看看她的发展历程:2006年Aircell成立,2009年Aircell在美国用ATG正式商用,截止今天全球还没有第二个正式商用的ATG网络。

2011年Aircell更名为gogo,原Aircell名称仍保留至今。

2014年中国国航进行了ATG试飞试验,在飞机上完成了互联网接入体验。由此可见,ATG在全球还是一个新鲜事物,就像一个初生的婴儿,等待茁壮成长。

5、ATG在全球的应用

ATG当前主要应用在美国、中国、澳大利亚等国,欧洲、日本、越南、拉美等国也在逐步启动。主要应用于民航和通航领域。

我们先看看美国gogo的ATG:

gogo在美国全境部署了超过250个ATG基站,提供带宽:3.1-9.8 Mbps/架飞机,覆盖3000米到1万米的空域航线,机内采用Wi-Fi系统,地空之间采用EVDO技术,3MHz频率带宽,目前已经安装近5000多架飞机,包括民航和通航飞机。这样高大上的配置,在美国仅有gogo公司1家拥有,现在许多美国人坐飞机上网冲浪都是通过gogo的ATG网络实现的。

还有谁在准备ATG?

2013年多尼卡与中兴联合,在澳大利亚QANTAS航空公司进行了ATG试飞试验:

国内也积极开展了ATG试验:

2014年4月国航在从成都飞往北京的CA4109航班上、利用ATG机上完成了空地数据通信的飞行试验,实现了飞机上进行视频会议、机上互联网现场直播以及隔空演唱的功能。

航空互联也在2015年4月广东的直升机ATG飞行试验,成功完成直升机上的实时航拍图像回传、双向语音视频、浏览互联网,FTP数据传输等功能。数据带宽和实时性均达到要求,由于此次试验首次实现地空MIMO双发双收,ATG速率比国航试飞实验的速率快1倍哦。

在欧洲,著名的海事卫星组织也正与Honeywell合作,正筹备在欧洲的S波段上搭建ATG网络,为欧洲提供基于LTE技术的地空互联。看来全球都在为ATG磨拳搽掌、蠢蠢欲动了。

6、ATG在通航的应用

ATG不仅在民航能用,而且在通航领域也大有施展的舞台。

ATG的高带宽和高实时双向通信的特点,将在通用航空领域发挥巨大价值,比如:在适航试飞、应急救援、航拍航摄、私人飞机等领域实现高宽带的信息化,大大促进通用航空的信息化发展。

7、ATG技术VS卫星技术

相比卫星通信, ATG虽然仅覆盖大陆本土,覆盖广度不如卫星的全球覆盖,但目前美国、中国、欧洲、澳大利亚等国地域辽阔,国内航班占比较高。跨洋飞行时使用卫星通信的情况并不是很多。而且ATG相比卫星有着不可比拟的高数据带宽、低延迟、低成本的优势。

对比中我们发现:ATG在速率、时延、总带宽、天气影响、飞机改装成本、生命周期等方面均优于卫星通信,而卫星通信在覆盖范围方面优于ATG。

8、ATG发展的关键

ATG使用频率的批准成为制约ATG发展最为关键的一个因素。

ATG的单位带宽成本相比卫星要低很多,基于3G、4G的通信技术也非常成熟,但为什么在除美国之外的其他国家和地区ATG没有蓬勃发展起来呢?最为关键的一个因素是:因为卫星通信有成熟的C波段、L波段、Ku波段、Ka波段,而各国对ATG的使用频率则均尚未放开,目前仅有美国批准了3MHz的ATG频率给gogo公司,目前中国还没有批准ATG的使用频率,所谓巧妇难为无米之炊啊。

ATG有如此大的优势,那为什么地面移动运营商不热衷于建设ATG网络呢?其中一个很重要的原因是频率干扰问题。地面移动通信运营商并没有多余的频率给ATG使用,只能将地面网络的相同频率复用给ATG网络。当飞机在万米高空使用ATG通信时,飞机会对地面移动通信运营商的网络产生同频干扰,干扰范围能达到上百公里,导致大面积移动用户通信受到影响,显然这样的成本太高啦!

9、老鹰总结

从24年前飞行爱好者Jimmy Ray在餐巾纸上勾画出的第一张ATG草图,到2009年ATG在美国正式商用,至今ATG仅发展了6个年头。从全球来看,目前也仅有美国有正式商用ATG网络,其他国家都没有正式商用的ATG网络,只有少数几个国家还处于ATG试验阶段。

随着通信需求的几何式增长,移动互联网必将渗透至所有未被渗透的行业,当然包括有着巨大发展前景的航空产业。移动互联网对于航空产业盈利模式的挖掘,犹如雪中送炭,必将为航空业的进一步发展插上腾飞的翅膀。

而从目前不多的地空通信技术的比较来看,未来航空产业要实现真正意义上的互联网化,高带宽、低时延、低成本的ATG技术,将是非常合适的选择。

ATG发展的关键因素之一在于ATG使用频率的许可问题,随着移动互联网倒逼航空产业的盈利模式升级,ATG的频率使用问题,终将会被解决,ATG将迎来发展的春天,航空业与互联网将携手共同发展。

总之:ATG还处于成长初期,正等待着黎明曙光的到来!

(本文为作者原创,转载请注明出处,更多相关内容了解可搜索作者微信公众号“老鹰漫谈”添加即可)

标签:航空WiFi ATG
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