現在能在飛機上玩手機了，但你知道空中Wi-Fi是怎麼實現的嗎？

在所有的出行方式中，飛機可能是唯一讓人有 "與世隔絕" 感的。在萬米高空飛行的幾小時中，不僅耳膜遭受著氣壓的「迫害」，上廁所不方便，還不能用手機來打發這無聊的時間。坐飛機時可以不關機，曾是眾多手機依賴症「患者」的夢想，如今，夢想變成了現實。

2018年1月16日，中國民航局也公布《機上攜帶型電子設備（PED）使用評估指南》，意味著飛機上WIFI服務全面啟動。隨後，國內各大航空公司先後跟進，開放「空中Wi-Fi」業務，乘客終於能夠在飛機上發微信、刷微博。那麼，飛機Wi-Fi上網的原理是什麼，目前的體驗如何？MC為你細細道來。

實現空中Wi-Fi的基本原理

飛機飛行在萬米高空，當然不可能像地面通信那樣，牽著一根光纖寬頻到處飛。在乘坐提供空中Wi-Fi服務的航班時，乘客首先需要在開啟飛行模式下連接飛機上安裝的「路由器」，再通過空地通訊設備連接互聯網。這其實很好理解：地面Wi-Fi依然是有線的，而空中Wi-Fi才是真正的無線上網。這其中的關鍵，就在於空地通訊。基於衛星和基於地面基站仍是目前實現空地通訊的主要方式。具體來說，一種是通過衛星方式實現地空通訊，另一種則是基於ATG(air to ground地面基站方式)實現地空寬頻通訊。

空中Wi-Fi的ATG基站方案示意圖

連接地面ATG基站，顧名思義是在飛行航線途經的地面上部署基站，利用這些地面基站向空中的飛機發射信號，與飛機連接。由於每個基站覆蓋的範圍有限，因此需要沿線部署多個基站進行「接力」傳輸。該模式的優點是運營成本較低、網路帶寬大，承載人數多。

這是由於ATG誕生之時，3G技術已經問世，因此ATG也被視為地空寬頻通訊——其下行帶寬可達3.6Mbps，上行帶寬也可達1.8Mbps。缺點是對飛機的航線有較高要求，不僅飛行高度不能過高(太高收不到地面基站發射的信號)，而且會受限於地面基站的分布，如無法進行越洋、跨國的部署，且基站建設維護成本較高，僅適合於國土陸地面積較大的國家。目前，美國9家航空公司的1500架班機均是利用該通訊方式實現空中Wi-Fi。

在ATG基站方式不堪大用的情況下，基於衛星通訊的方式雖然成本更高一些，但依然獲得了許多航空公司的青睞。這種方式下，飛機通過安裝在機身頂部的天線，連接位於地球靜止軌道上（離地面35,786公里）的衛星，以此向地面基站收發信號，進行數據通訊。和ATG基站方式相比，其優勢是通訊範圍廣泛，可實現國際漫遊。在實際應用中，考慮到各國頻率不同，跨國飛行的國際航線並不能實現全航程的同頻率覆蓋，切換信號時常出現信號延遲或中斷。

衛星通信使用到的頻段有很多，最常用的頻段是C(4-8GHz)和Ku(12-18GHz)頻段。這其中，Ku波段衛星單轉發器功率一般比較大，再加上Ku波段接收天線效率高於C波段接收天線，因此接收Ku波段衛星信號的天線口徑遠小於C波段，具有頻率高、增益高、天線尺寸較小、便於安裝等優勢，從而可有效地降低接收成本，方便個體接收，是目前空中Wi-Fi比較常用的衛星通訊方式。

普通飛機需改裝

航空公司想要拓展空中Wi-Fi業務，就必須針對現有飛機進行改裝，視空中Wi-Fi實現方式的不同，改裝機載設備也有所不同。基於ATG基站方式，需要在機腹安裝專門接收地上訊號的天線。而國內普遍採用的Ku波段衛星方式，則需要在機身頂部加裝由玻璃鋼整流罩蓋住的衛星接收天線，飛機內部還要安裝相應的控制器、文件伺服器以及多部無線網路熱點設備。有數據顯示，在飛機上安置天線與發射器，每架飛機的設備改造費用大約在70萬美元左右，約合450萬元人民幣。

正在進行改裝的飛機

機身頂部的衛星接收天線

內部的饋線

位於客艙內的外接天線AP

網速慢、限制多 首嘗螃蟹體驗差

允許飛機上使用手機，是航空服務一大進步，也是與時俱進。目前，國內各大航空公司的空中Wi-Fi業務均處於起步階段，能夠提供Wi-Fi上網的航班在整體機隊中佔比低，且多數航班設定了使用設備限制，比如東航規定每個航班只開放100個使用名額。同時，不管採用哪種通訊方式，空中Wi-Fi都存在接入數據速率低、延時長的缺點。在高速飛行中，信號不穩定，上網速度也難以保證。

在東航解禁手機使用後，就有不少網友嘗了鮮。針對空中Wi-Fi的實際體驗，有少數網友表示通過手機瀏覽器打開網頁很困難，微信聊天只能收發文字，當然更不可能觀看和傳送視頻了，甚至發一張圖片或一封郵件耗時需要幾分鐘。也有網友表示，空中Wi-Fi的網速並不是一直很慢，網路狀態時好時壞，偶爾能夠很順暢地刷朋友圈和微博。當然，還是有許多網友表示很幸福，至少「飛行模式終於派上用場了」。

各航空公司都在大力推廣空中Wi-Fi新業務

另一方面，從航空公司的空中Wi-Fi測試數據來看，其上網速度又是另一回事。中國航空公司此前的一些測試中，曾獲得下行9.3Mbps、上行1.52Mbps的傳輸速率。海南航空某測試航班也收穫了上行帶寬達到了12M以上的成績。可見，空中Wi-Fi的上網速率與使用人數密切相關。由於衛星通信的帶寬有限，使用空中Wi-Fi的乘客越多，每位乘客可獲得的無線帶寬就越低。假設在一架可容納180人的Wi-Fi航班上，只有30~40人使用空中Wi-Fi，每人分配到的帶寬足以正常地收發微信。一旦機艙內大部分乘客或全員無線上網的話，每個人分配到的帶寬就捉襟見肘，上網體驗也必將大打折扣。

過去，飛機上禁止手機開機，正是出於飛行安全的考慮，而在開放空中Wi-Fi業務後，不少乘客也考慮到是否安全這一問題。目前國內飛機上的無線網路系統，經過了國家工信部嚴格的測試和認證，已經取得了國內、外民航主管部門的認證批准，並且設置了重重的防火牆以阻擋黑客入侵，做好了各種防護措施以確保安全。此外，該系統與飛機上用于飛機導航、操縱的其它電子系統在物理上是分別獨立的。同時，手機在開啟飛行模式下使用Wi-Fi網路，所發射的信號頻段遠遠高於航空信號用的118MHz頻段，理論上是不能干擾到一起的。

在部分已開放空中Wi-Fi的航班上，手機關機已經成為歷史。

提升體驗還需新技術支持

從目前來看，不管是ATG基站方式還是Ku波段衛星方式，空中Wi-Fi都存在著極大的局限性。3G時代下誕生的ATG基站方式和傳統的衛星技術難以滿足乘客高速上網需求，面臨著升級換代。在即將迎來5G的今天，空中Wi-Fi頂多只實現了3G網路的水平。為了破解瓶頸，網路運營商和航空公司正在探索百兆帶寬空中Wi-Fi的推廣可能。

在ATG基站方式上，我國正在加快部署更加先進的4G LTE技術ATG通訊。通過定製的無線收發設備，沿飛行航路或特定空域架設地面基站，並向高空進行覆蓋，從而可為不同高度層航線的飛機提供100Mbps以上（理論）的無線數據帶寬，相比CDMA EVDO技術下的理論值（下行帶寬3.6Mbps，上行帶寬1.8Mbps）高出數十倍。

支持空中Wi-Fi的航班會有特殊標識

而在衛星方式上，Ka頻段衛星通信比Ku頻段衛星的帶寬容量大十倍，具有覆蓋範圍更廣、連通帶寬更大、速度更快、信號更穩定等特點，將成為未來高通量航空帶寬的發展方向。據悉，每架基於Ka衛星的空中Wi-Fi飛機，都將擁有超過100Mbps寬頻接入能力，乘客體驗可直接對標地面4G LTE。這將大大解決現有Ku衛星接入帶寬不足的問題。與此同時，對航空公司而言，Ka流量成本僅為傳統Ku的1/5甚至更低，更有利於空中Wi-Fi的規模運營、持續運營。就在1月23日，我國首顆高通量通信衛星實踐十三號在軌交付，正式投入使用。據了解，2018年底，適用於實踐十三號衛星採用的Ka頻段機載終端有望在民航客機上試飛，空中Wi-Fi網速變快指日可待。

免費試吃，商業化即將到來

不論是現有飛機的改造，還是今後為提升體驗不斷投入，航空公司和空中Wi-Fi運營商都將為此付出巨大的成本。在商業模式上，國內空中WIFI服務目前均處於業務試驗階段，充當「小白鼠」的乘客暫時可享受免費的「午餐」。東航和南航就標明空中Wi-Fi的價格為258元，目前只需提前申請，獲得體驗名額後即可免費使用，國航、海航的空中WiFi目前不收費。

2017年4月12日，我國首顆高通量通信衛星（HTS）實踐13號用長征3號乙運載火箭成功發射升空。

美國空中Wi-Fi供應商GoGo公布的數據顯示，傳輸數據到飛機上，每傳輸1MB位元組成本大約是20美分，傳輸1GB數據的成本大約是200美元。免費很難支撐起空中Wi-Fi的未來，商業化才是未來趨勢。國際上，雖然也有航空公司免費提供，但是大多航空公司都收取服務費。各國航空公司空中WiFi收費模式主要有按航段、流量、使用時間、設備數量和內容點播以及24小時共享模式收費，也有包年和包月的計費方式。

當然，羊毛不一定需要出在羊身上，除了直接向乘客收取高昂費用外，運營商和航空公司也可能考慮在空中Wi-Fi中接入廣告，或是與電商平台合作，開拓空中購物消費模式，這將是一片新的藍海。

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