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机载互联网接入:工作原理
那些经常坐飞机的人到底最不能忍受飞机上的什么事情,对此我们感到非常好奇。对于那些上网成瘾的人而言坐飞机更是一种折磨。你完全可以想象这样一个”噩梦般”的场景:在几个小时的飞行时间里,你既不能习惯性地浏览Facebook,也不能登陆Instagram发照片–尤其是窗外的景色是如此壮丽,让你忍不住想一一记录下来。但重点是,你可以任意拍下这些景色却无法将照片发到网上。对于那些不能忍受坐飞机时无法上网的人来说,机载Wi-Fi互联网接入功能可谓解决了他们的难题。 从用户的角度来看,这看似很容易解决:只需设一个Wi-Fi热点(或速度稍慢的蜂窝网络基站),就能轻松登陆、连接,然后…畅游网络!这么说并没有错– 但从这个角度看,其中的概念被过分简单化了:只需在飞机上装一台路由器,也不需要什么复杂的技术。然而,主要的工作是建造一个户外连接通道,从而能与飞行中的热点进行连接。 基本上来说有两种方法可以实现。第一种方法是ATG技术,或被称为”空对地”。该方法的前提条件是在地面上建造带有上行天线的基站,使空中飞行的飞机能够相连。 该工作原理与蜂窝网络的运行原理一致,但飞行中的飞机好比是一台巨大的3G路由器,需要反复无缝连接由一座又一座的基站发射出的网络信号,且需要不停切换以及获得蜂窝网络其它必要的”令牌”。由于频率的差异,你的手机无法在飞机上连接到蜂窝网络,但这毫无必要。然而在飞机上,网络会自动转到LTE微蜂窝网络,这也是目前移动技术的发展趋势。 使用这一方法优势颇多。首先,完全可以通过现有服务供应商来使用现有蜂窝网络基础设施。在建有基站的区域,有足够的网络空间可借给飞机使用。由于已铺设了回传站点光纤,因此可以非常快地在全国范围部署网络–这对于美国或俄罗斯这样的大国可谓是好消息。 俄罗斯正在积极推广这类的项目。然而,由于相对较低的手机普及率,在盈利性上将打上一个大大的问号。美国已开始使用这一方法。利用160 CDMA2000基站的全球范围Aircell网络(又称GoGo)已部署到位,每架飞机可提供的网络速度最高可达10 Mbps。而AT&T方面也将推出另一种基于LTE的ATG网络。 当然,ATG网络基站建造间距并不用像普通蜂窝网络基站那样紧密:由于空中没有障碍物因此不会减弱无线电信号以及几乎可忽略的几何构造问题,这都有助于使基站在民航飞机的飞行高度覆盖更大的网络范围(每座基站最高覆盖范围可达100平方公里)。 另一个优点是飞行航线均为事先设计好的,这也能让机载网络功能变得更加容易实现。飞机总是沿着特定路标之间的已知航空走廊飞行;因此没有必要持续覆盖整个区域,因此只需特定几台路由器即可实现连接。 但”空对地”连接还有一个问题:当在水面上空飞行时网络无法连接,这意味着在所有的越洋飞行(这时候更需要连入互联网)时都无法连接网络。但依然还有一个解决方案,即被称为”卫星连接”。 这可基于一个简单的原理:对地同步卫星(相对地面始终停悬在一个固定位置)作为转发器可与飞机和地面基础设施同步连接。每颗卫星的信号覆盖范围可达到几十万平方公里。目前机载网络服务提供商均借用了卫星运营商的网络容量。例如,为国际海事卫星组织服务的Global Xpress卫星运营商(以及其它卫星运营商)。 不同的服务使用不同的波段。通常来说,频率越高,天线尺寸也越小,信号的质量也越佳。这意味着无法使用更低频率的波段(最高几GHz),而大多数新部署卫星天线均可支持K波段(德语是”kurz”,即”短”的意思;高于10 GHz)。后者不仅成本低,且连接速度良好。 “良好”连接在这里指的是约50 Mbps速度的Ku波段。听起来速度相当快,但需要明确的是50 Mbps不是分配给每名乘客的带宽,而是每架飞机的带宽。考虑到有些宽体客机需要飞行很长的时间,因此这一带宽需要被分配给300名乘客使用。 尽管有些乘客并不需要在飞机上使用网络,但就算只有100名乘客接入网络的话,平均分配到每名乘客的带宽速度也只有0.5 Mbps,仅够发消息、电邮以及在线阅读一些文字内容。正是出于这个原因,就目前这一技术发展阶段而言,网络服务提供商无法让用户获得更高的网络接入质量。他们严格控制每一名乘客的连接速度,或选择按每千字节流量计费的方式。 该问题可以通过Ka波段得以解决。例如,ViaSat正在推广其Exede In The Air系统,可为每名用户(而不是每架飞机)提供12 Mbps的带宽速度,且成本相比传统的Ku波段技术还要低5倍。 从网络服务提供商的角度来看,Ka波段广播开创了更广阔的商机,因此是一个极具价值的解决方案。例如,视频流(包括电视频道的视频流),可从内容传送上创造收益,而不仅仅是单纯地销售网络接入流量。目前可以想到的是体育直播视频流。 这对用户而言又意味着什么呢?通过转到更高的带宽以及采用其它盈利方式,将使得高昂的机载网络接入服务变为一种价格低廉且极具吸引力的产品服务,前提是此类服务不是完全免费。一旦普及开来的话,在不久的将来我们在飞机上使用互联网将成为一种常态,但同样也会兼具优点和缺点。