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ARJ21安装WiFi 通过适航验证

2020-01-03 09:19:56

  12月31日,随着多尼卡航电的WIFI娱乐系统完成在ARJ21飞机上的所有适航验证工作,该项目在2019年的最后数小时画上圆满句号。这一捷报意味着2020年开始交付的ARJ21机型可选装多尼卡航电WIFI娱乐系统,航空公司可籍此搭建机载互联网平台,提升旅客飞行娱乐体验,提高自身品牌影响力,实现“航空互联网+”发展战略落地。

  ARJ21新支线飞机是我国首次按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的中短程新型涡扇支线客机,座级78-90座,航程2225-3700公里。目前,ARJ21新支线飞机已正式投入航线运营。市场运营及销售情况良好。累计22家客户596架订单。

  越来越多航空公司提供机上Wi-Fi,让乘客在旅途中也能连上网络传递资料。

  但仔细想想,高空中没有任何的基地台,飞机如何提供整架班机乘客的网络频宽?且上网费用越来越低廉,这究竟是因为什么塬因?在网络3要素当中,机上无线网络的频宽、品质、价格又能达到什么样的水准?接着看下去就知道。

  内部网络还是网际网络

  早期机上Wi-Fi网络并非真正连接到我们熟知的网际网络,而是透过类似内部网络的方式,提供机上免税品购买等服务。也有部分航空公司会在飞机停靠后,再将资料批次传输出去,并非想像中即时的网络服务,像是挪威航空。

  不过近年因为网络需求大增,相当多航空公司推出真正的机上Wi-Fi服务。像是2年前左右美国的Delta航空就免费提供机上Amazon的线上商店,也可以免费浏览与航空公司配合的服务,像是华尔街日报。

  这一年多来,日系航空公司如JAL、ANA也推出国内线上网服务,价格倒也不是很贵。JAL来说,航程450公里以内收费500日元,折合新台币约150元。超过651公里则是700~1200元不等,折合新台币约210~360元。飞机是透过什么方式将我们的手机与真实网络连接呢?答案就是陆基基地台与卫星讯号。

  ▲有网友在奥斯陆机场的飞机上测试,连上飞机的Wi-Fi后,会经由机场的基地台传递出去。图片来源:zhihu

  改造地面基地台打上飞机

  近年移动网络的发展速度很快,开始有厂商将主意动到飞机上。然而就算将基地台讯号打到飞机上让你的手机收到,你的手机也不可能有这么高的功率能回传封包。

  因此飞机就成了两者中介的桥梁。传统基地台散播讯号的方式以平面为主,若要让飞机接收到讯号必须对基地台与飞机进行改造。

  基地台的部分会将讯号指向天空让飞机接收到讯号,这类基地台的理论覆盖范围约为100公里,高度则会受到天气等因素限制。

  飞机部分则需要在机腹安装专门接收地上讯号的天线(ATG,Air to Ground),接收到讯号后再透过机内顶端的无线网络传播出去,让你的手机或平板收到Wi-Fi讯号。

  普遍来说,要将无线讯号覆盖满整架飞机,中小型飞机约需要3个路由器,大型飞机则需要6个。而做这类技术最有名的,就是先前名为Aircell后来改名为Gogo Inflight Internet的美国厂商。

  他们与美国汉威航太公司(Honeywell Aerospace)、国际海事卫星组织(Inmarsat)合作,要建立全球第一个空中高速网络,此网络即为GX航空网络。既然是透过地面基地台提供的讯号,那跑到海上该怎么办?这时就要搭配能克服地形障碍的卫星讯号。


  ▲陆基型的传输方式,机腹会有ATG的传输天线。图片来源:wikipedia

  ▲陆基的传输方式较为简单,直接与地面基地台联系。图片来源:wlanbook

  ▲陆基的缺点就是只能在陆地上空飞行,超过沿海一定的距离就会失效。图片来源:wlanbook

  卫星讯号品质良莠不齐、延迟高

  透过卫星传输的优点是不会受到地形限制,且卫星覆盖范围比基地台更广,不需要频繁地切换讯号造成速度不稳定。卫星与飞机的沟通方式比陆基的基地台更复杂,简单来说,从飞机发出的讯号要先传到头上的卫星,再从卫星传到地面上的接收中心。因为传输的距离、过程更复杂,卫星讯号通常都会有不小的延迟。

  举个日常的例子来说明,电视新闻的SNG转播(Satellite News Gathering),棚内主播讲完话要现场记者接话,通常都会有约3秒钟的时间差,这时间差就是卫星讯号造成的延迟。

  除了延迟问题外,频宽也是卫星讯号较大的缺点。传输的速度、频宽都会受到卫星的规格所影响,且未来的扩充性相当低,打上去的时候是什么规格,基本上就无法变动。

  ▲机尾顶端即为玻璃纤维覆盖的卫星天线,亦称帽状天线。图片来源:wlanbook

  ▲卫星讯号不会受到地形限制,但因过程较为复杂,网络延迟相当明显。图片来源:wlanbook

  覆盖范围、频宽障碍,没有完美解决方案

  陆基方案还是卫星方案好呢?目前看来双方都有明显的缺点,陆基方案的优点是扩充容易、网络延迟低。但缺点是覆盖范围小,大型客机时速动辄700~800 km/h,基地台会频繁地切换造成网络速度不稳定。

  而且陆基方案需要同时改造基地台与飞机的硬体设备,相较于卫星只需要增加飞机上的天线相比,营运成本比较高。

  至于卫星方案,优势在于不会受到地形地貌与天候的影响,且覆盖范围较大不需要频繁切换。加上卫星方案只需要在机顶加装对卫星的通信天线,这天线可以透过GPS随时面对卫星方向,以取得最佳的传输角度。

  卫星也可透过租用的方式承租,不需要额外的建构成本。但缺点则是无法避免的延迟速度,且租用的卫星规格无法改变,高速就是高速、低速也无法升级。

  ▲飞行的高度与速度都会影响网络传输,卫星对于速度与高度的限制影响较小。图片来源:mobile01 airtiger

  在飞机上用Wi-Fi安全吗?

  这问题自从移动装置普及之后就争论不休,最初是因为避免隐性的安全问题,而一率禁止在飞机上使用电子仪器。

  后来根据飞航种类的不同,国际线班机起降时禁止使用电子仪器,飞行稳定后只要关闭网络即可使用。而国内线班机则大多全面禁止,不论你是否开启飞航模式。

  Wi-Fi是否会干扰飞机运行,部分人认为,无线网络使用的频段与飞航器材使用的频段不同,加上移动装置的无线功率较低,不会造成讯号干扰等问题,但也因为没人可以百分之百保证不会出事,因而多数权责单位先前还是禁止。

  FAA(Federal Aviation Administration,美国联邦航空管理局)去年准备放宽电子设备的限制,而日本国土交通省也在去年讨论相关议题,飞机起降甚至不需要关闭电子仪器。但对于与机外联繫的无线通讯方式,大多仍保守地禁止。

  普遍而言,未来针对机舱内的电子仪器,可能会放宽使用限制,能与机舱内的无线网络对接,但不能与机外的基地台直接联繫。

  回到原本的问题,在飞机上使用Wi-Fi与电子仪器会影响飞行安全吗?没人可以保证,但理论上应该是安全的,不然也不会有这么多航空公司提供Wi-Fi服务,除非他们与自己的飞安信用过不去。

  ▲普遍来说,目前飞机不论起降都需要关闭电子仪器,飞行途中则是开启飞航模式。

  技术不是问题,费用与频宽才是关键

  在飞行途中上网早就不是问题,但费用与频宽才是影响使用者的关键。费用部分使用陆基或是卫星传输价格并没有绝对的价格落差,毕竟各家航空公司的成本与合作对象、使用环境不见得相同,很难直接比较用哪种方式比较便宜,但两者都有平价的案例。

  相较于费用更重要的是频宽,否则有网络传不出去或是品质很差,会用的人还是很少。但要知道的是,不论是哪种使用方案,都是全机的人共享频宽,即便陆由器端有做流量管理,但平均分配到的频宽肯定不会像3G或是家用Wi-Fi这么快。

  目前已知速度较快的是松下航空,该公司提供的卫星频宽可达到12至20Mbps,德国汉莎航空公司的FlyNet服务则可让下载速度达到50Mbps。

  至于美国Gogo的频宽则是3.1Mbps,升级版的ATG-4则有希望将频宽提升为9.8Mbps。不论何者都是整架飞机所能运用的总频宽,分配到整架飞机的使用者,相信也是捉襟见肘。

  多数航空公司都会表明,机上网络不支援线上影片串流等服务,仅提供文书作业或上网使用。笔者认为,搭飞机本身就不是件舒服的事情(搭不起头等舱),碰到10小时以上的长途旅程,比起上网更重要的应该是调整时差,至于上网就交给每分鐘几百万上下的商务客好了。

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