为进一步落实国务院《关于推进服务业扩能提质的意见》工作要求，加快促进先进制造业、现代服务业双向深度融合，中国移动、中国东航、中国商飞、中兴通讯于近日签署了5G-ATG四方合作协议，联合推进5G地空通信（5G-ATG，Air to Ground）技术研发与商用落地。
长期以来，“飞行模式”让飞机成为了信息孤岛。5G-ATG正在开展技术试验，未来成熟商用后，机上旅客即可体验到与地面一样的高速上网。下面，让我们共同揭秘5G-ATG这一“硬核科技”！
5G-ATG如何实现“空中冲浪”？
简单来说，5G-ATG就是在地面与飞机之间架起了一座无形的“5G信息桥梁”，它的实现方式主要分为地面和机载两部分。
在地面，通信运营商将沿着飞机航线部署专门向高空发射信号的5G基站，将电磁波聚焦成特定的波束，精准指向高空中的飞机，单基站最大覆盖半径可达300公里。为了应对飞机高达1200公里/小时的飞行速度，系统还将采用大规模天线阵列（Massive MIMO）等前沿技术，进行双向波束智能跟踪，确保飞机在高速移动下无缝切换基站。
在机舱内，将会加装专用的接收设备（机载CPE），并连接到安装在飞机腹部的相控阵天线。当飞机在航线上飞行时，这些设备能自动捕获地面的5G信号，并将其转化为客舱内的Wi-Fi网络，供乘客的手机、电脑等设备接入互联网。
护航空中极速互联，5G-ATG运用了哪些“黑科技”？
为了让这套复杂的通信系统在万米高空完美运转，工程师们针对飞机的高速、高空特殊场景，对现有5G标准进行了深度定制，攻克了三大核心技术：
多普勒频偏纠偏。普通5G手机的设计极限是时速500公里，而客机时速高达1200公里，这种超高速会让接收到的信号频率发生剧烈偏移。为了让网络不“变调”，机载终端将利用北斗实时预判轨迹，提前算出信号会偏移多少，并在接收前主动把频率“掰回原位”。同时，地面的基站也将会用高精度的算法进行二次微调。这种“天地双向奔赴”的补偿，让飞机在超高速下依然能“稳准狠”地“咬住”信号，建立起极速数据通道。
时偏测量与补偿。飞机飞得又快又远，加上设备内部的时钟存在微小差异，导致信号在空中传播的时间不断变化。这就像两个人远距离击掌，如果节奏对不上，两个手掌就会错过。为了让天地信号“完美击掌”，机载终端将会像雷达一样实时测量信号在空中飞了多久，并提前调整自己的节奏。同时，地面基站也将会根据飞机距离的远近，给飞机发送“提前量（TA）”指令，告诉它：“你离我远，下次发消息请提前零点几毫秒”。通过这种默契配合，消除时间差带来的干扰，实现信号丝毫不差的同步解调。
300km大半径接入。工程师们重新设计了5G基站的“帧结构”，并定制了超广角天线。将让ATG基站像一把“超级探照灯”一样，能把电磁波聚集成一束强光，精准投射到300公里外万米高空的飞机上。这不仅让飞机在广袤的跨海、沙漠航线上不用频繁切换基站，还保证了信号始终满格、一路畅通。
5G-ATG有哪些“超能力”与局限性？
相较于传统的机载卫星通信，5G-ATG展现出了显著的优势。首先是“快”，它的理论带宽和速率达到420Mbps，能够轻松支持4K高清视频、在线游戏等实时应用；其次是“稳”，端到端时延极低，与在地面的5G网络使用体验一样；最后是“省”，由于复用了地面的通信基础设施，其建设和飞机改造成本大幅降低。
当然，5G-ATG也有其物理局限。由于依赖地面基站，它无法覆盖广袤的海洋，因此主要适用于国内陆上航线。可以看到，5G-ATG在陆地上空凭借大容量、高速率、低时延和低成本的优势，是提升国内航线旅客体验的最佳选择；卫星通信则凭借其全球覆盖能力，是跨洋飞行和远洋航线的唯一解决方案。未来，两者将共同构建起“空天地一体化”的无缝网络，让旅客无论飞到哪里都能保持“在线”。
未来，让我们共同期待，5G-ATG这项硬核科技从技术试验到普惠出行服务的跨越落地。
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