編者按：“尊敬的乘客您好，感謝您乘坐本次航班，飛機即將起飛，請您系好安全帶……請將您的手機和其他電子設備調成飛行模式或關機。”
空中5G通信一直是大眾關注的熱點話題和急盼實現的愿景。截至今年2月末，我國5G基站總數達238.4萬個，5G網絡建設穩步推進。行進在祖國的遼闊疆土上，我們隨處可以感受到5G通信給我們帶來的便利。而仰望蒼穹，我們何時才能體驗一把空中“5G沖浪”呢？
機會來了！為深入貫徹落實黨的二十大關于加快建設網絡強國的決策部署，工業和信息化部依申請批復中國移動使用其4.9GHz部分5G頻率資源在國內有關省份開展5G地空通信（5G-ATG）技術試驗，在拓展5G行業應用場景的同時，也將更好滿足航空旅客日益增長的空中訪問互聯網需求。
讓我們走進本期“聚焦”，一起探尋空中“5G沖浪”新高地。
5G-ATG技術成熟 正開展試飛驗證
高空上網又有好消息。
工信部近日依申請批復中國移動使用其4.9GHz部分5G頻率資源，在國內有關省份開展5G地空通信（5G-ATG）技術試驗。中國移動將率先聯合中國飛行試驗研究院開展國產大飛機試飛數據寬帶傳輸驗證，試點的飛機機型包括中國商飛的ARJ21和C919。
5G-ATG是5G在航空互聯網領域的新應用和新業態，基于5G公眾移動通信技術，通過沿飛機航線設置符合相應國際規則和國內規定的特殊基站及波束賦形天線，在地面與飛機機艙間建立地空通信鏈路，使乘客在機艙內通過無線局域網接入方式訪問互聯網。
ATG全稱為Air To Groud，其原理是通過運營商在地面上沿著飛機主要航線或在特定空域部署一定數量的飛機專用通信基站，然后把信號發射至高空，經過ATG基站覆蓋范圍的飛機便能利用安裝在腹艙內的ATG接收器接收地面無線信號，實現地空通信。
“5G-ATG是較為成熟的技術，它具有大帶寬、高速率的特點。”知名科普博主“奧卡姆剃刀”在接受《人民郵電》報記者采訪時表示，“我國基站資源非常豐富，有了‘底座’，再增加波束賦形天線，在飛機航線上采用基站‘接力’的方式‘追著飛機走’，技術路線成熟，實現難度不大，只是目前我國沒有完全形成商用能力。”
記者了解到，目前飛機機艙內的Wi-Fi，主要通過衛星通信和ATG兩種方式實現。據民航發展規劃研究院資料顯示，ATG方案具有網絡延遲小、穩定性較好、經濟成本低、設備安裝簡易并且技術可以進行迭代升級的特點。而衛星通信雖然覆蓋廣，但其資源緊張，在網絡速率、穩定性、使用人群等方面存在劣勢。
在政策方面，2021年，中國民航局發布了《中國民航新一代航空寬帶通信技術路線圖》，明確了以5G為代表的新一代航空寬帶通信系統的建設應用，是構建智慧民航系統的重要基礎和技術支撐。
在全球，ATG是主流市場陸上航線地空通信的主要手段，3G-ATG和4G-ATG在國外商用時間較早。SkyFive是全球領先的ATG服務供應商，曾用300個4G基站覆蓋歐洲41個國家和地區的飛行航線，為來自4個航空公司的300多架飛機提供100M帶寬的4G-ATG服務。
在我國，2018年12月，中國商飛就首次圓滿實現在ARJ21飛機103駕機上對ATG地空寬帶通信系統的測試。2021年9月1日，國家無線電辦公室印發《關于加強地空移動通信（ATG）業務無線電管理有關事宜的通知》，進一步為ATG的商業化運營做好了準備。
運營商一直沒有停下探索ATG的腳步。據《人民郵電》報報道，早在2014年，中國移動就完成了京渝、京廣、京滬航線的地空寬帶通信服務覆蓋，服務帶寬達到15M。航班上的乘客可以通過除手機外的各類電子設備，方便地搜索到中國移動4G網絡在機艙中轉化的Wi-Fi信號，在萬米高空上網“沖浪”。相比此前航空公司試用的航空機載衛星通信系統800多k的帶寬來說已經實現了很大飛躍。
“但4G-ATG沒有大規模商用。4G在帶寬和速率上不如5G，機上乘客使用效果可能不佳。”奧卡姆剃刀告訴記者，“而5G在機上的服務能力更強，商用前景更好，這可能是4G-ATG沒有大規模商用的原因。”
基礎電信企業持續推進空天地一體化通信網絡建設
在空地云網產業圖譜中，天地互聯技術路徑的選擇至關重要。從全球主要市場來看，ATG與衛星互聯網互補，主流市場陸上航線以ATG為主，已經成為行業共識。ATG之所以成為主流，主要是因為在陸上航線同等覆蓋面積下，ATG帶寬更大、成本更低、體驗更好。
相比使用4G基站，在5G時代陸地上空的飛行采用ATG可以得到更大的帶寬。近年來，基礎電信企業和眾多航空公司紛紛進入5G-ATG航空產業鏈。
中國電信圍繞智慧民航建設需求，以5G﹢云網融合為牽引，不斷提升數字化供給能力，推進智慧民航定制5G專網建設，通過“5G﹢邊﹢云﹢X”，實現“云網一體，按需定制”，讓5G技術在民航行業落地生根。
如今，中國電信5G-ATG可以支持多種業務，為民航提供空中互聯網和智慧民航服務，可實現視頻直播等智慧娛樂服務、訂票改簽等智慧客艙服務以及行李跟蹤等智慧出行服務，同時也將實現實時QAR等智慧飛行應用、客艙視頻等智慧安防應用以及地面指揮協同等智慧運控應用。中國電信5G定制網還可以覆蓋機場、空管、航空公司、監管等運行場景，創新更多的行業應用服務民航系統建設。
近期，工業和信息化部依申請批復中國移動使用其4.9GHz部分5G頻率資源，在國內有關省份開展5G地空通信（5G-ATG）技術試驗。此次工業和信息化部批準中國移動開展5G-ATG試驗，將進一步提升5G網絡覆蓋的空間維度。
據了解，中國移動5G-ATG方案可以為每架飛機提供420Mbps峰值下載速率、66Mbps峰值上行速率，最大覆蓋半徑為300km，不到1000站即可實現全國航線覆蓋。獲批復后，中國移動將率先聯合中國飛行試驗研究院開展國產大飛機試飛數據寬帶傳輸驗證，實現試飛機型海量數據快速卸載、實時飛機健康管理等，有效提升試飛數據分析效率。
“試驗的下一步就是應用。自5G商用以來，拓展應用場景就是重中之重。工信部這次批復，有助于運營商在新的空間維度應用5G技術。民航旅客在飛機上使用5G，只是地空通信的一小部分場景。現在5G的應用基本還在地面，未來一定是空天地一體化的，空中的很多飛行器，比如農業、氣象等領域無人機等，將來都可以應用5G。”中國傳媒大學副教授、中國電信5G融媒實驗室專家盧迪表示。
中國聯通將充分利用自身的地面網絡、大數據及計算資源優勢，以應用需求為牽引，與產學研合作伙伴一起，積極構建空天地一體化通信網絡合作平臺，凝聚IMT、航天和航空等多方面力量，打造空天地一體化生態體系，共同推動空天地一體化網絡產業鏈走向成熟。
根據目前空天地一體化通信網絡產業進展情況，中國聯通提出了空天地一體化通信網絡長期推進計劃：第一階段為2019年—2025年，主要工作是與國內產學研機構和組織建立多種形式的合作關系，跟進、參與和推動空天地一體化通信網絡的關鍵技術發展，以此為基礎與業界共同推進國內外通信標準的制定；第二階段為2020年—2024年，主要工作是研究5G與非地面網絡融合的應用部署、設備形態和技術要求，逐步形成5G與非地面網絡融合的相關標準，推動5G與非地面網絡融合的通信技術應用落地；第三階段為2022年—2025年，主要目標是面向6G與低軌衛星，持續推進空天地一體化通信網絡關鍵技術研究與產業發展。
中國聯通研究院無線技術研究中心總監李福昌表示，空天地一體化網絡建設思路與方案應空地并重，“業務、體制、系統”三位一體融合化，構建空基泛低空網絡，面向多模終端提升現網能力。
普及“空中互聯網”產業鏈各端仍需發力
“我只在某航用過一次空中互聯網，但感覺網速極慢，只能在微信里面發文字，視頻和大文件都接收不了。”“在某航上我就沒有搜到過Wi-Fi等信號；某航上雖然有時能搜索到Wi-Fi信號，可不知為何總也連不上。”這是此前不少乘客的心聲。
近年來，各基礎電信運營商、航空公司和信息通信企業等都密切關注航空互聯網業務的發展，紛紛布局“新賽道”。然而，真正能夠提供“空中互聯網”服務的航班架次少之又少，且很難滿足乘客的上網需求。而且有聯網能力的飛機基本分布于大型寬體客機當中，機身姿態的不同還會導致信號接收受到比較大的影響，讓網速變得更慢。
通過剖析此前航空互聯網業務沒有爆火的原因，我們不難發現，缺少政策支持、遇到技術瓶頸、商用化模式不成熟以及消費端用戶感知不強等都是制約其快速發展的因素。而要實現5G﹢智慧航空進一步普及，還需要產業鏈上下游共同發力。
此次工信部批復中國移動利用其4.9GHz部分5G頻率資源在國內有關省份開展5G-ATG技術驗證的申請，無疑為航空互聯網高質量發展注入一劑“強心針”。
目前，ATG和衛星通信是兩種主流的航班聯網技術。所謂ATG方案，即沿著飛行航路或特定空域，在地面建設飛機專用通信基站，利用地面基站與飛機直接進行信息傳輸。由于ATG方案過度依賴地面基站，其存在一定的局限性，如遇到山川海洋等特殊地形，基本無法修建基站，只能用在陸地和近海。相比之下，衛星通信則可以規避地形上的限制，采用“空對空”信號傳輸技術的航班不需要借助地面基站，直接和衛星“溝通”就可實現空中上網，除了適用于陸地和近海，還可以覆蓋廣大海域。
ATG網絡穩定性更強，在網絡質量、經濟成本上都更有優勢，而且技術可隨著基站升級而升級。由于無法回收衛星進行升級改造，衛星通信進行技術升級就存在一定的困難。由于我國國內航班的航線主要在陸地和近海，因此ATG方案就成了實現“空中上網”的第一選擇。
有效普及“空中上網”，除了需要在ATG和衛星通信等航班聯網技術端發力，也離不開政策的保障和支持。2021年9月1日，國家無線電辦公室印發《關于加強地空移動通信（ATG）業務無線電管理有關事宜的通知》，為ATG的進一步商業化運營做好了準備。
除了技術層面的政策保障外，ATG的商業化運營還需要相關政策的進一步跟進。例如，如何進一步優化基礎電信業務在該領域的經營許可審批流程；航空公司在普及和推廣ATG技術應用的過程中仍需民航相關法規政策指引；消費者在使用相關技術服務時，也需要相關安全使用條例約束以及普惠政策支持等。
實現“空中上網”，首先滿足的是乘客隨時接入互聯網的便利需求，但滿足消費者工作和消閑娛樂等體驗絕不是唯一目的，5G廣連接、高速率、低時延等特點，將在多方面賦能航空業務。如果飛機上突發醫療急救事件，工作人員可以通過5G﹢遠程醫療技術，建立遠程救治通道，有效提升救治能力；在遇到險情時，5G-ATG技術可以支持飛機與地面控制中心實時交互通信，實現飛行全過程監控，有效降低飛行事故發生率，保障飛行安全……通過5G-ATG賦能，每一位乘客都將切身感受到5G﹢智慧航空的意義。
2021年，民航局在例行新聞發布會上表示，已有23家航空公司的842架飛機具備客艙無線網絡服務能力，每架航空器可使用的網絡帶寬已從原來的10兆左右提升至100兆以上。“2023年，民航業力爭完成運輸總周轉量976億噸公里，旅客運輸量4.6億人次……”在2023年全國民航工作會議上，中國民用航空局局長宋志勇表示。面對這一龐大的受眾群體，“空中互聯網”這一百億級新市場正蓄勢待發。
“拓展空間很大，現在只是一個起步。”奧卡姆剃刀在接受《人民郵電》報記者采訪時表示，“5GATG屬于高價值產品，未來會成為一種固定服務，其速率會越來越高，能力也會越來越強。”
在迎接空中互聯網時代到來的進程中，從生產、安裝到應用的全產業鏈端口，仍需快馬加鞭，著眼5G-ATG基站建設速度、客機改裝進展、消費者應用體驗乃至產業鏈商業化轉型等方面，充分整合優勢資源，奮力攻克前行路上的一道道關卡。（劉亞廷 楊子怡 劉彤）
轉自：人民郵電報
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