机上WIFI技术：“空中上网”可不是空想
如果在飞机上也上网发邮件刷微博，无疑给枯燥的旅途注入了一股新鲜感，而机上WIFI技术让这一期望变成了现实。那么飞机上的无线网络与陆地的无线网络又有何异同？会不会影响到航空安全？本文都将一一解答。
能在飞机上刷微博、发邮件，这绝对是件不少人都期望的事情。7月4日下午，在国航北京飞往成都的CA4108航班上，乘客按照工作人员的提示，在平板电脑上输入用户名、密码和座位号后就能自由登录实现上网，自由浏览股票、电子邮件，甚至刷新微博，中国民航总局局长李家祥更从这次航班上发出了国内首个空中微博。这条新闻一下子就把大家的胃口吊得老高。
图：机上WIFI技术：飞机上也能上网
然而，也有人对这并不感冒，技术宅小伟就很害怕在飞机上也要被领导催着写报告，不过他也坦承，“这是个趋势。”据记者了解，试水全球卫星通讯互联网航班的中国国航已经不是国内唯一一家提供机上网络服务的航空公司，多家航空公司都在抢跑，海南航空的航班在今年初就完成了宽带上网的测试。
而在国际上，这些服务不能说司空见惯，至少也早就不像国内那么稀奇。美国联合航空、德国汉莎航空、土耳其航空都为自己的航班配置了这一技术。在长途越洋航班中，机上WiFi可以让乘客实时与地面通讯，享受到与地面一样的网络服务，给枯燥的长途旅行注入了一股新鲜感。
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？与所有新技术落地一样，机上WiFi技术要想成熟商用，就必须解开大众的各种疑问。
1、WIFI技术分为两大流派
“陆基”技术通过改造地面基站，与机载系统直接通讯进行数据传输；“星基”技术需要后者直接把数据传输到卫星，再由卫星发回地面网络中心。
“现在的技术主要有两种，一种是‘星基’技术，一种是‘陆基’技术。”海航机上WiFi项目小组方面向记者表示，这是根据机地信息传输的不同方式进行的划分，“陆基”技术是通过改造地面基站，来与机载系统直接通讯进行数据传输的，“星基”技术则需要后者直接把数据传输到卫星，再由卫星发回地面网络中心。
前文中所说的国航机上WiFi测试航班所使用的就是“星基”技术，“整个信息传输的过程是这样的，由机载通信系统对卫星建立通信联络，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，该公司采用了交通运输部中国交通通信信息中心所属北京船舶通信导航公司提供的海事卫星通讯系统，“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，要想实现机上WiFi，还需要对“铁鸟”进行一番改造。中国民航学院周其焕的《民用飞机客舱信息服务系统的发展》一文中对此有着较为清晰的描述：飞机改造过程的关键就是在飞机的顶部加装一个对星通信天线，这个对星通信天线要由玻璃纤维制的透明天线罩保护，里面装着一个形如卫星锅的东西，整个天线的外形就像一个帽子一样，所以也称为帽状天线。这种天线可以做到时时朝向卫星，通过GPS全球卫星定位系统，对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”技术呢？“‘陆基’技术实现机上WiFi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，架设对空覆盖基站，不过一般也不需要专门建一个基站，而是对移动通信的基站做一番改造即可。原理上也好理解，就是在地面基站加装一个信号发射装置，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，今年2月1日，海航在北京—西安航线的HU7137航班上实现了一次基于“陆基”技术的测试。
这同样需要对飞机进行一番改造。据介绍，技术人员要在飞机腹部加装一个小翼天线，然后连接ATG设备（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。要实现机上WiFi全覆盖，还需要在飞机顶部加装路由器，一般小飞机需要3个，大飞机则需要6个，把宽带信号均匀地覆盖到整个机舱。
2、“流畅”上网说近也远
基于“星基”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，但航行中上网速率变化频繁。据现场测试，国航CA4108航班上的上网速度仅为864K，的确如国航所说“只满足旅客基本上网需求”。
相比之下，海航的测试飞行中，网速就快了不是一星半点，海航的一位随机测试技术人员告诉记者：“HU7137航班的测试上下行带宽达到12M以上，信号稳定。”但“陆基”技术的短板也一眼看穿，实现机上宽带服务的航班只能在经过基站改造的这一段航线上提供宽带服务，而采用国航技术的航班则在理论上实现了全球上网。
在技术人员眼中，这两项技术的比较则更为全面。圈内的先行者——松下航空的一位项目经理就表示，这项技术在中国的推广“说容易也容易，说难也难，关键是确定技术标准”。
“在成本方面，‘陆基’技术方案需要对地面基站进行较多改造。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。”这位负责人的话也得到了一位电信业技术专家的认可，他向记者表示，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，“星基”技术方案不需要建设地面基站，可以租用已有的卫星，据前述项目经理表示，松下航空电子公司已经与全球超过35家航空公司进行了合作，改装了超过230架飞机，在将来，预计有1800架飞机会使用机载卫星通信系统，规模效应会将成本迅速拉低。
不过，“陆基”技术下足够的带宽和通信能力，却着实让国航所采用的“星基”技术有些汗颜。一位华为的相关技术人员表示：“比较之下，其实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，“星基”技术可实现的带宽就要视使用的卫星而定。此次国航机上WiFi航班使用的Inmarast全球海事通信卫星系统就只能实现窄带通讯。“这是由于全球海事通信卫星在目前来说已经比较旧，并且它的主要功能是服务海事通信的。”前述华为技术人员表示。但对此，松下航空方面却表示，并非所有“星基”技术都如此低效，该公司提供的机载卫星通信服务的带宽速度就可达到12M到20M。
在信号覆盖范围上，“星基”技术似乎更胜一筹。由于飞机的飞行速度平均在每小时700—800公里之间，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感受到的上网速率变化比较频繁。
但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“星基”技术的飞机上，乘客感受到的上网速率变化就没有那么频繁。相比之下，使用卫星通信的“星基”更适合越洋国际航线。
3、机上WiFi不影响安全
机上WiFi可以成为备用通讯系统，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
“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。
“在此要提醒各位的是，即使在开通了机上WiFi技术的航班上也不可以使用手机，包括在飞行模式下连接WiFi进行上网。”海航机上WiFi项目小组表示，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一些航空公司允许在飞机上使用手机上网。
“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。”有业内人士表示，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。
国航有关部门也表示，旅客即使是在飞机上使用iPad等终端上网也是有限制条件的。机上WiFi在起飞降落、滑行的过程中是不能使用的，因为在此过程中，这些终端会登录或者试图连接地面网络，这时电磁辐射可能比较强，将会对飞机的飞行安全构成影响。而在这一段时间，飞行安全正处于关键时期，乘客不适宜从事其他活动，“所以为了安全，机载WiFi系统将在飞机起飞和着陆期间关闭，旅客的平板电脑等各种终端设备都不能使用。”
另一个疑问随即产生，机上WiFi会不会也有类似的安全隐患？
对此，业内人士给出的答案是不会。“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。”松下航空项目负责人向记者表示。
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讯系统，即当机上原有的通讯系统失灵后，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。”
正是因为航空安全得到了保证，机上WiFi的发展已经开始提速，国内各大软件供应商、移动运营商也都瞄准了这一块。在日前国航测试机上WiFi的航班中，网易就为其提供了定制的邮箱。新浪、网易也正在积极地同海航寻求未来合作的可能。在可预见的未来，将会有更多的软件供应商、移动运营商加入到对机上WiFi业务的争夺战中。到时候，乘客自然可以体验到更多样、更多元的机上娱乐项目。
不过，基于对国家信息安全、网络安全的考量，这一技术的大规模运用还要经过民航总局的审批。“难度应该不大，但是肯定是慢慢放开。”对此，一位业内人士表示，机上WiFi的时代渐行渐近已经成为了不可阻挡的趋势。而小伟心中无限忌惮的空中写报告生活正在向他招手，“Sigh！恐怕在未来，屏蔽空中干扰，享受一个清净美梦反而将成为一个收费的机上服务了。”
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