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卫星技术实现航班“WiFi 梦”

时间:2015年07月31日 信息来源:卫星技术,航班 点击: 字体:



核心提示:

当wifi 成为人们日常生活中越来越离不开的东西时,能在飞机上上网、刷微博、发邮件,是不少人期望已久的事情,也是国内外各大航空公司近年来努力的方向。

近年来,随着航天技术,尤其是卫星技术的发展,在飞机上用wifi 上网变成了可能。日前,南航宣布在7月初京广航线部分航班上正式推出机上宽带wifi 上网验证飞行。东航也透露,东航wifi测试飞行航班将在本月内验证飞行。

相信大家在欣喜的同时,也不免好奇,飞机上装载的无线网络系统与在陆地上的无线网络系统有何技术原理上的异同?机上无线网络是否会影响航空安全?

原理:卫星通信技术支撑

机载卫星通信技术主要有两类:陆基技术,即通过改造地面基站,与机载系统直接通信进行数据传输。天基技术,则需要机载系统直接把数据传输到卫星,再由卫星发回地面网络中心。

国航在2013年7月4日的机上wifi测试所使用的就是天基技术。首先,机载通信系统与卫星建立通信联络,再由卫星连接到地面通信系统,从而实现机上无线网络。国航有关部门介绍,为了保障技术的实现,该公司采用了海事卫星通信系统,这种技术不需要地面基站覆盖航线,只需要租用覆盖这一波段的卫星即可实现。

不过,在此之前,还需要对飞机本身进行一番改造,即在飞机的顶部加装一个卫星通信天线,这个天线要由玻璃纤维制的透明天线罩保护。整个天线的外形就像一个帽子一样,所以也称之为帽状天线。这种天线可以做到时时朝向卫星,通过gps或北斗系统,卫星通信天线就可以随时调整自己的朝向,从而实现自适应选向功能。那么,陆基技术又是如何实现机上wifi的呢?

记者了解到,陆基技术是通过地面基站直接覆盖航线实现的,不过这需要首先对地面基站进行改造。技术部门要在规定的民航线上建设专用区域,架设对空覆盖的基站,或者对移动通信的基站进行改造,定向指向万米高空,把信号送上去。据海航机上wifi项目小组介绍,这种地面基站最理想的覆盖范围大概可以达到100公里,他们曾于2013年2月1日在北京-西安航线的hu7137航班上实现了一次基于陆基技术的测试,效果不错。除了地面基站的改造外,技术人员还需要在飞机腹部加装一个小翼天线,然后连接空对地设备,通过舱内的服务器和处理器把来自地面基站的信号传输到舱内。

同时,要实现机上wifi全覆盖,还需要在飞机顶部加装路由器。一般情况下,小飞机需要3个,大飞机则需要6个,才能把宽带信号均匀地覆盖到整个机舱。

网速:天基、陆基各有优劣

基于天基与陆基的原理,要提高上网速度,前者要视使用的卫星而定,扩容难度高,后者需要改造地面基站,但在航行中上网速率不稳定,二者的优缺点都很明显。在建设成本方面,陆基技术方案需要对地面基站进行较多改造或者新建。一般用于地面通信的基站的发射装置都是横向的,因为要使信号的覆盖范围尽量宽广。而要实现地面基站对航线的高空覆盖,则需要把这个发射装置定向指向万米高空,这就得全面改造地面基站,成本较高。

目前,我国地面基站的建设还比较落后,而且我国地域辽阔、地形复杂,有些地区很难建设地面基站,前期布点的周期长,这些因素都限制了陆基技术在国内的发展。相比之下,天基技术方案不需要建设地面基站,可以租用已有的卫星,而大规模应用后,还将会迅速拉低成本。

在带宽和通信能力方面,陆基技术下,地面基站后期扩容比卫星扩容操作难度小,只需要加大地面基站的功率即可。而且移动通信运营商们也在加紧建设地面基站,所以陆基技术未来的发展也不容小觑。相比之下,天基技术可实现的带宽就要视使用的卫星而定,因此扩容操作难度较大。

在信号覆盖范围上,天基技术似乎更胜一筹。由于航班的飞行速度平均在每小时700~800公里,那么通信信号的覆盖范围就成了一个很重要的考量指标。陆基技术所采用的地面基站在理想状态可以覆盖100公里的航迹,但是就飞机本身的飞行速度来说,采用陆基技术的飞机在短程航线中的上网速率变化比较频繁,网速不太稳定。

而卫星的覆盖范围非常大。理论上,只需要一颗卫星就可以覆盖整个中国。所以在采用天基技术的飞机上,上网速率变化就没有那么频繁。相比之下,使用卫星通信的天基更适合越洋国际航线。

安全:手机依然不允许使用

平时我们乘坐飞机时,空乘人员都会要求我们关闭手机,那么现在用手机上网就不会影响飞机的飞行安全了吗?空中上网,安全是一个重要前提。其实,机上wifi可以成为备用通信系统,所以在飞机上加载这一系统,不仅不影响安全,甚至可以提升空中与地面的通信能力,也进一步保证了飞行安全。

“因为机上wifi使用的频段与飞机本身的电子系统使用的频段是不一样的,这就好比一个在三环路上行车,一个在四环路上行车,是撞不到一起的。并且随着机上wifi技术的进一步发展,使用该技术的安全性会大大提高。”一位民航业内人士介绍。

与此同时,海航机上wifi项目小组认为,在未来,机上wifi系统甚至还能提升飞行的安全系数,“机上wifi可以成为飞机上的备用通信系统,即当机上原有的通信系统失灵后,机载公众通信系统就可以成为与地面沟通的备用系统。所以在飞机上加载这一系统,可以提升空中与地面的通信能力,也进一步保证了飞行的安全。”

记者了解到,飞行途中手机的使用将扰乱地面蜂窝移动系统中基站的动作,造成干扰;与此同时,飞行途中手机的使用可能会扰乱导航、通信和其他重要的空中电子系统工作,目前这两种可能性尚无法排除,所以旅客乘坐飞机时仍必须全程关闭手机,以保障飞行安全。

目前,国内民航法规并没有修改,在飞机上大家依然不可以使用手机,在国际上其实也只有少数几家航空公司允许在飞机上使用手机上网。使用ipad、笔记本电脑等终端上网也是有限制条件的,在飞机起降、滑行的过程中是不可以使用的。因为这一段时间,飞行安全正处于关键时期,乘客不适宜从事其他活动。(作者:胡逢超)

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