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编者按：飞机上联网早已不是愿望。但你有没有想过，在万米高空中高速飞翔的情况下，飞机是怎么完成网络掩盖的呢？飞机上的Wi-Fi现在还比较差，未来能不能完成快速上网？谁为Wi-Fi买单？文章带你探究飞机上Wi-Fi的奥妙。本文译自Medium，作者Sarvesh Mathi，原标题为" The Magical Science of Wi-Fi on Airplanes"，期望对您有所启示。
在飞机飞翔时能上网，谁会不喜欢？！依据2018年全球游览者研讨(Global Traveler study)显现， 94%的全球游览者以为在飞机上供给网络将增强他们的游览体会，30%的人在预定机票时会清晰重视这一功用。
来历：2018年全球游览者研讨(2018 Global Traveler study)
现在，航空公司为每位乘客供给机上食物和零售等服务的费用为17美元。机上Wi-Fi将添加4美元的额定收入，到2035年，估计将为航空公司带来300亿美元的额定收入。
看到这些数据后，你就不会惊奇于世界各地的航空公司争相将机上Wi-Fi参加他们的便当设备列表了。可是，一家航空公司是怎么做到把快捷的网络服务供给给在海平面以上6英里处以560英里每小时飞翔的乘客呢?
有两种方法能够使飞机上掩盖互联网：
1.空对地(ATG)体系
这是第一个被开宣布来的体系，它的作业原理类似于经过手机运用的地上移动数据网络。但不同的是，移动信号塔向下聚集，而为飞机供给互联网的信号塔向上投射信号。装置在飞机腹部的天线接纳信号，并将其发送到机载服务器。该服务器有一个调制解调器，能够将射频信号转化成计算机信号，反之亦然，经过飞机内部装置的Wi-Fi接入点能够为乘客供给接入服务。飞机天线和飞翔航线上的发射塔之间进行信息的交流。这些塔顺次衔接到由服务供给商运转的操作中心，这些服务供给商类似于你家宽带ISP的操控中心。
地上信号塔向上发射信号 来历:ThePointsGuy
Gogo的ATG-4体系由腹部下的两个主天线、两边天线、机载服务器和飞机内部的多个Wi-Fi路由器天线组成
上图显现的是Gogo公司的ATG-4体系，它是现在美国航空公司中运用最多的ATG体系。Gogo的掩盖规模横跨北美，包含200多座塔楼。
但ATG体系有两个显着的缺陷:
1.作业频率较低(800 MHz)，每次飞翔的峰值数据速度限制在10mbps。比较之下，美国的固网均匀网速挨近100mbps。当一架飞机上有多个用户一起登录时，每个用户的登录速度很慢，连看邮件都得等很长时刻。
2.在网络塔较少的区域，比方大面积的沙漠或许在水上，这些区域的掩盖率良莠不齐。这使得ATG体系关于世界游览来说，是一个不受欢迎的挑选。
2. 卫星体系
运用卫星的空中Wi-Fi更杂乱，但也更快、更牢靠。
天线装置在飞机顶部，而不是在飞机腹下。顶部天线接纳来自盘绕地球运转的卫星的信号。但由于卫星和飞机都在以非常快的速度移动，并且相距约2.2万英里，所以天线需求不断调整方位来接纳信号。除了机载服务器和Wi-Fi接入点外，还会有一个独自的设备依据飞翔方位和速度操控天线的移动。这些卫星与地上站相连，而地上站与服务供给商树立的操作中心进一步相连。
Gogo公司的卫星体系，包含一个卫星天线，一个机载服务器，Kandu（用来操控天线移动），Modman（用来转化信号），以及飞机内的多个Wi-Fi接入点
根据卫星的空中Wi-Fi的两个首要优势是:
1.除了北极和南极，其他地方都能够买用。在长途飞翔中，天线或许需求从头定位来衔接到不同的卫星，但一般不会超越一次。这使得根据卫星的体系成为世界游览的首选。
2.频率更高，速度更快。分配给卫星互联网的两个首要频率是Ku-band (12-18 GHz)和Ka-band (26-40 GHz)。这两个频段答应每架飞机的峰值带宽在30-100 Mbps之间，显着高于ATG体系供给的10 Mbps。
但是，这个体系有三个首要的缺陷:
1.与简略的ATG体系比较，它在设备、保护和带宽本钱方面都愈加贵重。这使得卫星服务在小型航空公司和区域航线航空公司中不那么受欢迎。
2.数据传输的间隔非常远，因而添加了推迟。虽然速度更快，但当你点击一个链接时，在页面开端加载之前会有显着的推迟，但一旦开端加载，就简直会当即加载完。而ATG体系推迟较低，点击一个链接后会当即开端加载，但需求很长时刻才干加载完。
3.除了设备、装置和保护本钱外，机上Wi-Fi体系的另一个隐性本钱是燃料本钱。虽然多根天线看起来没什么，但装置在飞机外部的天线所引起的形状改变却使飞机在空气动力学上体现变差，由于这添加了阻力，添加了燃料耗费。现在，服务供给商正想方法减小天线的尺度以削减相关本钱。Gogo最新的2Ku天线不到4英寸厚，这样飞机的凸起要小得多。
根据卫星的Wi-Fi体系首要供货商有:
1.Gogo运用世界海事卫星安排（Inmarsat）的卫星供给根据Ka波段的卫星衔接，运用世界通信卫星安排(Intelsat)和SES的卫星，供给根据Ku波段的衔接。该公司最新和最好的产品是2Ku体系，该体系运用两个天线，而不是一个，一个用于上行，一个用于下行，有望使每架飞机的网速到达100兆/秒，每个用户的网速到达15兆/秒。世界各地的航空公司正在敏捷选用一种体系，该体系能轻松完成乘客最巴望的功用之一——视频流。现在运用Gogo体系的航空公司包含阿拉斯加航空、美国航空、达美航空、联合航空、维珍美国航空、国泰航空、英国航空和日本航空。
2.自2013年以来，ViaSat一向为捷蓝航空(JetBlue)在美国的航班供给更快的Ka波段互联网服务。现在，捷蓝航空的FlyFi在速度和价格上都处于职业领先地位。这家航空公司免费供给高达20mbps的Wi-Fi。
3.欧洲航空网络(EAN)与世界海事卫星安排(Inmarsat)与德国电信(Deutsche Telekom)的协作伙伴关系，后者还运营着全球仅有的Ka波段卫星服务GX Aviation。欧洲航空网络(EAN)已开端为欧洲航空公司供给机上互联网服务。这项服务一起运用两种技能，一种根据卫星的下行体系和一种根据ATG体系的上行体系，以供给更快和更牢靠的网络服务。这个体系也被称为地上到轨迹(GTO)。世界海事卫星安排(Inmarsat)具有这些卫星，而德国电信(Deutsche Telekom)在欧盟各地装置了300多座LTE基站。欧洲航空网络声称其空中Wi-Fi速度比现在一切的空中Wi-Fi体系都要快。
供给Wi-Fi的航空公司并不仅限于上述几家，旅行网站eDreams列出了一份供给机上Wi-Fi服务的航空公司名单。
机上Wi-Fi谁来买单
1.一些服务供给商(如Gogo)设定价格，处理客户体会问题，以此来取得收入，与航空公司进行分红。
2.一些航空公司取得收入，并向服务供给商付出所运用带宽费用（批发价）。
除了少量几家供给免费Wi-Fi接入服务的航空公司外，大多数人以为这是一个创收时机，而不单单是一项福利。虽然在空中供给互联网服务的本钱无疑很高，但航空公司知道他们的商务客户(由雇主买单的客户)是会订货这项服务的，因而也为这种便当添加了自己的赢利。虽然只要少量乘客挑选这项服务，但航空公司和互联网服务供给商仍能够设定昂扬的机票费用(每张机票的价格在15美元至20美元之间，或许每年600美元)。
捷蓝航空(JetBlue)等一些航空公司自己掏钱，向乘客免费供给Wi-Fi服务，以此在竞赛剧烈的商场中锋芒毕露。许多航空公司还为他们的高等级客户供给免费网络服务，以坚持他们的忠诚度，而其他一些航空公司则会找到一家企业赞助商来承当Wi-Fi费用，作为其在网络上投进广告的报答。
航空公司还会经过图画和音频紧缩过滤器来完成削减数据耗费，然后节约带宽本钱。航空公司能够在一夜之间装置ATG体系，而卫星体系只需几天时刻。
放眼未来
未来，机上Wi-Fi会变得更快、更牢靠。高通量卫星将更有效地运用给定的卫星频率，并选用一种新的天线技能，这种技能依赖于点波束而不是宽波束。传统的卫星运用宽波束，仅用一束光就能掩盖一个国家那么大的区域。这样做的显着缺陷是，在这个波束内的一切飞翔有必要同享带宽。有了点波束，HTS卫星能够聚集在一架飞机上，而卫星能够宣布多个这样的波束，使每架飞机的带宽大幅度的提高。Gogo现在也正在努力争取在2021年之前为美国和加拿大的ATG飞机供给5G服务。
跟着更多服务商的参加和技能的前进，你很快就能在飞翔时享受到在家中一般的网速了。不过，这也代表着你再也不能以坐飞机为托言来不回老板邮件了。
译者：Jane
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