一篇文章 彻底看懂ATG
究竟什么是ATG？
ATG，就是Air To Ground，空对地通讯，也叫地空通讯。
它是一种十分不凡的通讯技术，专门为天上的飞机提供服务。
繁难来说，就是沿着飞机的航线，设置少量的空中基站。基站天线朝向天空，为飞机提供移动通讯信号，以此成功飞机的互联网业务衔接。
ATG有什么作用？
当然是为了让飞机上的人可以上网呀！
如今咱们所处的信息时代，大家时时辰刻都离不开手机，离不开互联网。
咱们曾经基本成功了手机信号在空中的无缝笼罩，然而，不时以来，在飞机上上网，都是一个大疑问。
每次飞机行将腾飞，空姐都会提示咱们封锁手机，或许将手机设置为航行形式。飞机飞入地空后，即使你偷偷关上手机，也是没有任何基站信号的。
依据数据显示，民航旅客的单次航班平均航行时长约为2.5小时。对很多人来说，这2.5小时就很难熬，坐立不安。
关于很多商务人士来说，时辰确保“不失联”，也十分关键。有时刻，错过关键的邮件和信息，会带来经济损失。（当然，有的打工人很享用这种“失联”。^_^）
不论怎样说，能够在飞机上经常使用网络，是大局部乘客的欲望。
2023年，国际民航旅客数量高达6.2亿人次。依据民航旅客服务测评（CAPSE）的调研结果显示，其中98%的乘客有上网志愿，78%的旅客会优先决定能上网的航班，63%的乘客情愿为飞机上网服务独自付费。
这难道不是妥妥的刚需？
除了乘客之外，网络服务关于航行员、空乘等机组人员也是十分有用的。
大家不要误解，不是为了让他们也刷剧和聊天，而是为了上班。
飞机分为前舱和后舱。乘客、空姐所处的区域，是后舱。航行员所处的驾驶室区域，就是前舱。
ATG可以协助传输前舱的关键数据，例如如航行数据、舱内视频数据、飞机位置和姿态数据、飞机肥壮监控数据等。机组成员佩戴无线肥壮手环，也可以经过ATG，将身材形态数据同步给空中。
ATG还可以支持一种叫电子航行包（EFB）的运行，以文字、照片、语音、视频等形式与空中成功即时通讯，实时查问航路、机场雷达回波图及各类气候资料等，协助机组人员启动决策。
大家都知道黑匣子。这个物品普通只能在意外出现后启动查问，但有了基于ATG的实时网络衔接，飞机的很多灵活数据，都可以被空中所把握。这个意义，大家都懂。
ATG还可以在紧急状况下用于远程协助。例如后舱有乘客突发疾病，空中人员可以取得准确的病状影像信息，空乘也可以取无暇中的指点。
一切这些，都无利于优化民航航行环节中的安保性。
ATG有哪些技术优势？
想要让飞机具有互联网衔接，一共有两种形式。
一种是经过卫星。在飞机上装置卫星通讯装置，与卫星树立通讯链路，成功上网。
这种形式的缺陷很显著。
首先是网速慢。
Ku低通量卫星单机带宽只要2Mbps，Ku/Ka高通量卫星是100-150Mbps。如今很火的低轨星座卫星，最多也就200Mbps级别。看上去如同还行，但实践上，受各种要素影响，体验速率往往达不到这个水平。
其次是通讯时延大。
高轨（36000km）、中轨（8000km）卫星离空中距离很远，空口时延高达270ms以上。低轨（几百km）稍微近一点，最现实的状况也有30ms。加上一些卫星与空中站的回传处置，时延就会更大，乘客上网体验会很差。
第三当然是多少钱。
卫星通讯，触及到卫星的研制、发射、运营及保养等环节，老本十分高，摊到用户头上，上网费用必需不低。而且，卫星通讯还触及到卫星经常使用寿命疑问。中高轨15年，低轨5-8年，老本就更高了。
相比之下，ATG显然就更具优势。
首先，ATG驳回蜂窝移动通讯技术，假设驳回如今干流的5G技术，实测带宽可以到达486Mbps（100MHz频宽）。
其次，飞机的航行高度普通在1万米（10km）左右，这个距离远远小于卫星高度，所以通讯时延会比卫星更低（空口时延大概20ms）。
第三，多少钱老本低。
在网络侧，基站必需比卫星廉价，是吧？ATG站址可以应用现有5G基站站址、传输和外围网资源。
ATG基站要独自买。依据测算，只要要1000个公用5G ATG基站，就可以成功全国的航线笼罩。对运营商来说，这都不是个事。
在飞机侧，飞机要求变革才干支持卫星通讯或ATG通讯。依据无关机构的测算，在单机改形老本上，ATG大概是100-250万一架，卫星通讯是300-万一架，这又拉开了老本差距。ATG有一个方面不如卫星，那就是笼罩场景。
卫星是世界全域笼罩，而ATG必要求有基站。海上是没有方法树立基站的。所以，关于国际航班（跨海比拟多），ATG往往用不了，只能依托卫星。
话说回来，国际航班的航线，90%都是在陆地上空。只要少局部场景，位于远海区域。所以，驳回ATG，能够满足绝大局部的国际航班上网需求。
ATG的技术架构是怎样的？
ATG整个架构并不算复杂，关键分为空中局部和机上局部。
以5G ATG为例，如下图所示：
空中首先是要有航线沿线的5G ATG基站（略有不同），而后经过传输设施（和公网相反），衔接到5G外围网（和公网相反，可独自设置）。最后，乘客经常使用的互联网业务，连到Internet。前舱业务等，经过专线，衔接到航空公司等平台。
机上局部，比拟特意，触及到很多变革上班。
首先，要加装专门的天线，普通装置在机腹位置（卫星通讯天线会装置在机背位置）。
而后，衔接到CPE。再衔接到机舱内的Wi-Fi装置，或前舱的公用网络设施。
ATG机上局部（图片来自网络）
从系统架构的角度来说，如同并不是很复杂。
ATG的关键技术应战在飞机和基站之间的无线衔接局部。
民航飞机的航行速率普通是800千米/小时左右，最高可达1200千米/小时。航行高度前面说过了，平流层航行普通在1万米空中。
这么远的距离，这么快的速度，加入地气等要素的影响，想要保证网络衔接的高速稳固，是极具应战的。
针对超高速移动带来的多普勒频移，要求经过算法设计和参数优化，启动补救，尽或许下降频偏。
ATG系统的基站笼罩半径也比普通基站大得多。由于假设笼罩半径小，飞机飞得快，就会频繁出现小区切换，影响用户上网体验。
目前，经过驳回不凡的帧结构、调整空口无线参数，中兴通讯的5G ATG基站可以成功最大300km的小区笼罩半径，笼罩高度也可以到达13000米。
再有就是差异化的QoS保证。
飞机上的上网业务有很多，有的关键，有的不关键，要求经过设置不同的QCI业务优先级，对重点业务（航行数据、控制数据等）启动保证。
第四就是天线。天线对信号的影响很大。驳回相控阵天线，可以优化信号的指向性，增强信号收发成果，克服搅扰。
值得一提的是，国外很多ATG用的是专门的频段，且速率低，所以对天线要求不那么高。如今国际搞5G ATG的话，基本上都是64T64R的定制化Massive MIMO天线，具有更强的波束赋形和波束跟踪才干。
航空航行最关键的就是安保。
只管ATG的技术不算很复杂，但落地不容易。在飞机上启动变革，相对不像咱们自己家随意走个线那么繁难。哪怕装置一个很小的物品，都触及到十分复杂的钻研和论证上班，还要层层审批。
ATG系统变革，只能经过飞机制作企业来成功，周期很长，手续很多。没有拿到民航局的适航证，改培育是合法的，不被准许。
空中局部，普通来说，由电信运营商来成功。相对繁难一些，但也触及到频谱资源调配、信号搅扰克服等复杂细节。
ATG的商业化停顿如何？
在飞机上经常使用互联网，早在本世纪初就被提上了议程。
2005年，欧洲空中客车发表推出了世界首个客舱“无线网络系统”。不过，它借助的是“世界星”卫星通讯系统。
2007年，美国的Aircell公司（起初改名为GoGo air）买下了美国对空的3MHz频率（属于800MHz频段），并以此树立了世界首个3G ATG系统。这个系统基于CDMAEVDO技术，过后惹起了惊动。（过后我共事还去美国介入了这个名目。）
起初，欧洲空中网络（EAN）借助海事卫星组织的支持，树立了一套“卫星+4G ATG”的网络，为欧洲提供机载通讯笼罩，也取得了不错的成果。
相比之下，国际的机上联网和ATG技术起步稍微晚了一些。
2013年7月，国航北京直飞成都的航线，推出了我国民航史上首架能在航行途中成功上网的航班，驳回的关键是卫星通讯。
2016年，国航成都分公司顺利成功了第一架空客A321飞机ATG系统的改装更新上班，将机上宽带上网速度优化到了30Mbps。
起初，运营商越来越看重这一块市场。然而，或许是思考到5G行将来到，所以，他们并没有鼎力树立4G ATG网络。
2018年，航行上网这块业务迎来了一波利好。
这一年的1月15日，中国民用航空局航行规范司下发《机上便携式电子设施（PED）经常使用评价指南》，有条件地放开经常使用手机等移动设施上网。12月，中国商飞公司牵头研制的ATG系统初次在国产支线客机ARJ21飞机103架机上启动了测试试飞，实验取得圆满成功。
2020年，围绕ATG的竞争开局变得强烈。关键竞争对手是中国移动和中国电信。
中国电信这边，2020年，他们与民航单位协作组建了天翼智慧航空科技股份有限公司（以下简称“天翼智航”）。年底，中国电信放开北京至成都、北京至上海、北京至广州三条ATG实验航线（目前有的还在运转）。过后，他们计划在2021年树立世界首张5G ATG商用网络，单架飞机峰值带宽预期高达1Gbps。
中国移动这边，2020年10月，他们与中国商飞、中兴通讯协作，在山东东营成功启动了搭载5G ATG系统的国产大飞机首飞。
2021年4月，中国民航局颁布了《中国民航新一代航空宽带通讯技术路途图》，再次给5G ATG加了一把火。
最近的大资讯，就是2023年5月，工信部依放开批复中国移动经常使用其4.9GHz局部5G频率资源，在国际无关省份展开5G地空通讯（5G-ATG）技术实验。
这个意义很严重，是国际初次专门批复了5G ATG的实验频段。实验地点就是商飞东营试飞区和陕西阎良试飞区。
目前，在5G ATG这块，中国移动和中国电信之间的赛跑十分强烈（中国联通或许前期会与电信共建共享），大家都在踊跃推进ATG的落地，试图抢占这块市场。
据悉，围绕京沪、京蓉、京广、沪蓉等国际支线实验空中网的树立，正在紧锣密鼓地启动之中。运营商曾经制订了推进路途图和期间方案，还成立了很多上班团队，全力推进航行安保性、通讯稳固性、系统互操作性等关键畛域的测实验证，以及空中配套、机载软配件、适航审定等规范规范的制订完善。
好啦，以上就是关于ATG的详细引见。
依据数据显示，中国民航客机联网率仅仅只要6%（且基本上是卫星通讯），远远落后于欧美兴旺国度（83%），甚至远低于世界平均水平（49%）。这个和咱们的经济开展水平以及通讯技术水平是十分不对称的。
我置信，接上去的几年，随着国际5G ATG的减速树立，这一局面将会有很大的改观。不久，咱们在飞机上必定能够享用高速且高价的互联网衔接服务。
参考文献：
《空中5G上网再进一步 中国移动5G-ATG实验获批》，谭伦，中国运营报；
《直冲云霄！探寻空中“5G冲浪”新洼地》，刘亚廷等，人民邮电报；
《ATG地空互联网技术，开启空中互联网时代》，韩营，中兴通讯；
《工信部批复移动展开5G-ATG实验，空中用5G不远了？》，孔学劭，南边都市报；
《左手卫星，右手ATG：中国电信的航空互联网幻想》，水易，c114通讯网；
《机上网络技术与差异化2C战略之钻研》，许洪澎；
《坐飞机将能5G上网了，但面前的迷信你必定要知道》，赵涵，中国战略新兴产业；
