为何飞机上可以上网?卫星(太空)WiFi是什么?

1.为何飞机上可以WiFi上网?

随着飞机上不在限制不能使用手机..3C产品，越来越多航空公司开放飞机上可以免费或付费使用WiFi上网服务。飞机上能够WiFi上网主要有两种技术~【ATG(air to ground空~地面基站模式)】与【卫星WiFi模式】。

【ATG(air to ground空~地面基站模式)】乃飞机飞行航线空域的地面基地台对空发射的无线电讯号，飞机据此进行空地通讯连接，然后向空中的飞机提供高宽频的通讯服务。

由于多数电信业者的基地台天线大都是朝地面方向加上飞机在万米高空高速飞行，【ATG(air to ground空~地面基站模式)】受限于基地台布建对航线有较高要求、飞机飞行高度不能太高、必须解决高速飞行引起的多普勒频偏及地面基站信号高速切换及基站建设维护成本较高..等难题， ATG 的Wi-Fi 讯号并不稳定且速度限制很大且无法进行越洋及跨国的部署，所以过去配合的航空公司一直对这种技术并不满意。

目前采用ATG模式的地区主要在中国大陆，根据中国媒体报导，目前中国民航ATG地空4G宽频通讯的网速理论上可达15-30Mbps（上行+下行）。

【卫星WiFi模式】则是透过飞机通过安装在机身顶部的天线，连接位于地球静止轨道上的卫星，以此向地面基站收发信号进行上网，目前采用这项模式并商业化的公司有美国的卫星通讯公司ViaSat 和 GoGo。台湾的航空公司则多数与航空业所注册的行动网络运营商AeroMobile Communications Limited合作，AeroMobile目前与全球240多家移动电话运营商签订了漫游协议，包括德国T-Mobile网络、沃达丰、e-Plus和O2德国、美国的AT＆T和T-Mobile以及EE，O2，Vodafone和英国..。

目前航空通讯解决方案，最常见的是利用Ku(12-18GHz)波段和Ka波段展开的卫星通讯。目前全球最主流的航空通讯技术是 2Ku 技术，也是台湾批准的民航互联网接入技术，全球已有不少航班提供基于 2Ku技术的Wi-Fi上网服务。

Ku波段卫星通信技术理论下行速率最高可达70Mbps，不过受信号传输中损耗等多种因素影响，卫星与飞机间的实际下行速率仅在30-40Mbps左右。2Ku 技术使飞机上的乘客能享受全球范围的网络服务，且速度和带宽提升了 20 倍，最大下载速率可达到 70 Mbps。随着卫星技术升级，2Ku 速率有望突破 100 Mbps。

【卫星WiFi模式】的优点是通讯范围广泛，可实现国际漫游、且网速比较快，但缺点是成本比较贵。根据美国空中Wi-Fi供应商GoGo公布的数据显示，传输数据到飞机上，每传输1MB字节成本大约是20美分，传输1GB数据的成本大约是200美元，因此多数航空公司针对提供航空WiFi上网服务都大都采取收费制，各国航空公司空中WiFi收费模式主要有按航段、流量、使用时间、设备数量和内容点播以及24小时共享模式收费，也有包年和包月的计费方式。

▲各航空公司机上WiFi服务收费 (仅供参考，以业者实际公告为准)

虽然越来越多航空公司开放飞机上可以付费使用Wi-Fi服务，不过大都有一些共同规范与限制，包括须设定在飞航模式、至巡航高度才能使用、特定领空(北极、中/港/澳领土)暂停无线上网的服务、禁用VOIP与视讯服务、同一账号无法同时连线、Wi-Fi网络网速、指定上网浏览器..，详见”这篇”说明。

2.太空(卫星)WiFi的发展:

随着发射卫星成本越来越来低，为解决全球有不一半人口地区无法上网的问题，Google、SpaceX马斯克与中国大陆都有提出将推出全球卫星(太空) WiFi计划。其中，最让人期待的非SpaceX马斯克在2015年所提出部署1.2万颗宽带卫星“星链”（Starlink）计划莫属。

目前SpaceX“星链”（Starlink）计划的最新动态为“星链”计划第一阶段在今年3月已获美国联邦通信委员会（FCC）批准，不过日前SpaceX向FCC要求该机构修改其许可证，希望允许卫星互联网“星链”计划（Starlink）的上千颗通讯卫星，能在比原计划更低的超低轨道上运行。Starlink计划将1,584颗卫星送入距地球表面550公里高的轨道上，比FCC许可的1,110公里，低了一半。许多通信卫星的轨道运行高度是其两倍以上，而地球同步轨道的高度则超过其20倍（约36,000英里）。SpaceX认为，超低轨道将使太空环境变得更加安全，因为当卫星燃料不足或在轨道上无法正常运行时，在这个新的高度上这些卫星更容易坠入大气层烧毁，减少了在轨道上相撞的概率。其次，缩短从卫星发送和接收信号所需的时间，该公司估计，超低轨道的ping时间可能低至15毫秒。而减少550公里意味着，可以少布置16颗卫星就能获得相同的覆盖效果。

SpaceX的目标是让Starlink的初始运营在2020年前完成， 预计到2025年将有超过40万用户，为全球各个角落提供最高可达1Gbps的高速上网服务。

全球卫星WiFi计划会取得目前各国的电信营运商，成为全球行动漫游的霸主吗?

虽然卫星WiFi的技术越趋成熟，随着发射卫星的成本越来越低，全球卫星WiFi服务已不是过去纸上谈兵的想法，未来的确有可能成真。不过，行动通讯在世界各国都是特许行业，未来全球卫星WiFi服务发展将会遇到以下难题:

A.手机无法直接使用卫星WiFi的，普及会受限:

手机可以像现在的GPS服务一样，直接接收卫星WiFi吗? 答案是否定的。

相较于GPS是单向接收讯号，WiFi上网是必须双向接收与传送数据的。不管未来通信卫星置放的轨道是离地球表现550公里、1100公里、还是36,000公里，以目前2.4GHz和5.8GHz WiFi热点距离只有100米以内，是不可能利用手机内建的WiFi功能传送到数百及上千公里之外的通信卫星上的。

手机要使用卫星WiFi，必须搭配可以接受并发射到卫星的特规WiFi路由器当手机的WiFi热点才能使用。目前SpaceX所规划的卫星通信所使用KU频率为下行发射信号频率是11-12GHz，上行频率是13GHz，而现在手机 WiFi 所使用的频率是2.4GHz和5.8GHz。特规WiFi路由器的价格与供应，将是全球卫星WiFi服务是否普及的关键之一。

B.卫星可能会被中国打下来:

由于中国大陆的网络是受到政府使用防火墙技术严格管控，目前已经商业化的航空卫星WiFi只要经过中国领土都必须关闭，所以全球卫星WiFi服务未来在推广时将会遇到中国大陆地区将会是通信盲区问题。

SpaceX马斯克2015年发表了“星链”（Starlink）计划时就表示:“我希望我们可以和不同国家达成协议，允许国民连接，但这需要各个国家逐一商谈。如果中国对我们的做法不满，他们会打掉我们的卫星，这就不太妙了。中国有能力做到这一点（打掉卫星），所以我们可能不会向中国地区提供这项卫星WiFi服务。”由于卫星WiFi对于采行网络管制的中国是可能动摇国本的科技创新，除非该提供该服务业者是受中国政府控制的中国厂商，否则中国仍未是全球卫星WiFi的通信盲区。

再者，因行动通讯在全球各国大都是特约行业居多，加上通信卫星与领土空域牵涉各国国防安全问题，各国政府是否借由管制贩售或进口特规太空WiFi路由器来阻止全球卫星WiFi的服务推广都会是一大挑战。过去Google利用无人机和热气球提供无线网络连接的“Loon 计划”，在现实都频频遇到很大障碍，除了成本和技术方面的考虑，该国政府是否同意与支援往往最为关键，这也是未来全球卫星WiFi服务是否能够推行的关键所在。

C.与全球电信业者移动网络服务收费相比，有竞争力吗? 

虽然发射卫星的成本越来越低，但相较于全球电信业者目前所推出的移动网络服务相比，全球卫星WiFi服务的营运成本与收费要比目前的移动网络服务收费更便宜，恐怕是有难度的。

当初喊出推动全球卫星WiFi服务的SpaceX、Google及日前发表的中国民营WiFi卫星业者都喊出“让全世界人民免费上网”，全球卫星WiFi服务可以免费吗? 由于全球卫星WIFI服务目处于发展试验阶段，未来开始展开业务试验阶段只要用户愿意充当全球卫星WIFI服务的“小白鼠”或是业者未来发展出“羊毛出在狗身上，猪来买单”的商业模式，可以暂时享受免费的“午餐”是有可能的。不过，长期而言，使用者得付费的原则应该不会改变。

根据SpaceX的Starlink营运规划是预计到2025年将有超过40万用户，这与全球移动网络的数十亿用户相比可以说只是“沧海一粟”。换言之，就目前的发展来看，全球卫星WiFi服务并不会取代现行3G/4G/5G的移动网络服务，而是提供解决偏远地区或特殊环境无法上网的一项利基型商业网络服务。

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