5G地空通信：中国移动ATG技术如何破解航空互联网覆盖率不足6%的困局

想象一下，在万米高空的航班上，你依然可以流畅地刷短视频、打在线游戏，甚至进行高清视频会议——这不再是科幻场景，而是中国移动最新发布的《5G地空通信(ATG)航空互联技术体系白皮书1.0》为我们描绘的即将实现的未来。当前，我国航空互联网覆盖率不足6%，与欧美国家50-80%的普及率形成鲜明对比，成为民航服务体验的最大短板。中国移动基于4.9GHz试验频率构建的5G-ATG技术体系，正以​​低时延、高带宽、低成本​​三大优势，彻底改变这一局面。本文将深度解析这一技术如何突破300公里超广域覆盖、1200km/h超高速移动等五大技术难题，以及它对中国从"民航大国"迈向"民航强国"的战略意义。

一、航空互联网：被压抑的百亿级市场需求亟待释放

1.1 市场供需失衡催生技术变革

我国作为全球第二大民航市场，2024年民航旅客运输量达7.3亿人次，同比增长17.9%。然而，与地面"实时在线"的生活方式形成强烈反差的是，我国航空互联网覆盖率不足6%，远低于美国80%和欧洲50%的水平。调研显示，超过60%的旅客愿意有偿使用机上网联服务，这种强烈的需求与供给之间的巨大落差，催生了一个潜在规模达百亿元的市场蓝海。

航空互联网的应用场景可分为前舱和后舱业务两大类。后舱业务主要包括：

• 娱乐类：短视频、高清电影、在线游戏、AR/VR等

• 社交类：即时通信(微信/邮件)、社交媒体等

• 商务类：视频会议、远程办公等

• 应急服务：远程医疗会诊、应急通信等

前舱业务则包括：

• 飞行数据：气象、空域动态等信息同步

• 飞机状态监测：黑匣子部分数据的实时云端冗余存储等

这些多样化应用对网络性能提出了​​宽带化、实时化、低本化​​三大核心要求。特别是后舱应用中的4K视频流需要至少50Mbps的稳定带宽，而在线游戏则要求时延低于100ms，这些都是传统卫星通信难以满足的性能指标。

1.2 政策松绑与技术突破形成双重驱动力

近年来，政策层面的持续松绑为航空互联网发展扫清了制度障碍：

在技术层面，我国面临着卫星通信与地空通信两条技术路线的选择。卫星通信虽然覆盖范围广，但存在​​带宽有限、时延高、成本高昂​​等问题。相比之下，5G-ATG技术具有明显优势：

表1清晰地展示了5G-ATG与卫星通信的技术对比。尤其值得注意的是，5G-ATG的单机带宽可达卫星通信的10倍以上，而时延仅为后者的1/5，这些性能指标直接决定了用户体验的质的飞跃。

二、技术破局：中国移动5G-ATG如何攻克五大核心挑战

2.1 从二维到三维：重构通信网络架构

传统地面移动通信网络设计主要考虑二维平面覆盖，而5G-ATG需要实现从地面到万米高空的立体覆盖，这带来了前所未有的技术挑战。中国移动构建的端到端5G-ATG系统架构包含三大组成部分：

​网络系统​​方面，采用沿航线部署的对空覆盖5G-ATG基站，最大覆盖半径达300公里，是常规5G基站覆盖能力的300-1000倍。这种超广域覆盖面临两大核心难题：一是路径损耗增加50-60dB；二是传播时延增至1ms。为此，中国移动创新设计了20ms长周期帧结构：

这种特殊帧结构通过减少上下行时隙转换次数，将保护间隔资源损耗降至最低，同时满足300公里覆盖的时延需求。

2.2 突破物理极限：五大技术创新矩阵

面对民航通信特有的"快、广、高、杂、难"五大挑战，中国移动构建了完整的技术解决方案矩阵：

​超高多普勒频偏补偿​​：在4.9GHz频段下，1200km/h的飞行速度会产生5444Hz的多普勒频偏。中国移动采用多级预补偿技术，先由机载CPE进行粗补偿，再通过基站侧精细补偿，最终将残余频偏控制在0.01ppm以内：

​超高空连续覆盖​​：针对传统AAU垂直波束扫描角度不足导致的"顶部覆盖空洞"问题，开发了两种新型AAU解决方案：一是分阵面设计，将覆盖区域划分为不同阵面；二是采用768阵子的128TR通感一体AAU，将垂直扫描角度从24°提升至60°。

​超复杂干扰优化​​：创新性地提出基于航迹追踪的动态干扰优化方案，使ATG基站根据飞机位置动态切换"熄灯"和"点灯"状态，将同频干扰降低80%以上：

三、产业协同：构建自主可控的航空互联网生态体系

3.1 端到端产业链初步成型

中国移动5G-ATG技术带动了包括上游设备商、中游运营商和下游航空公司在内的完整产业链：

在上游设备领域，中兴通讯已具备成熟的5G-ATG基站和机载CPE供应能力；华为与空陆互联完成实验室联调测试；多尼卡则专注于机载客舱产品解决方案。中游运营层面，中国移动已完成"成都-敦煌-吐鲁番"航线的试验网建设，实测上下行峰值速率分别达73Mbps和353Mbps，切换成功率100%：

3.2 标准化进程加速商用落地

在标准制定方面，中国移动担任3GPP ATG项目报告人，主导了R18和R19标准的制定工作。R18标准已于2024年6月冻结，定义了支持5G-ATG的系列增强特性，包括：

• 支持n1、n3、n34、n39、n41、n78、n79等多个频段

• 新增SIB22广播消息

• 增强时频域预补偿技术

• 优化TDD特殊时隙配置及符号级TA上报

国内方面，CCSA已启动5G地空通信端到端技术要求及测试方法等系列标准制定，而民航局发布的CTSO-2C610草案，则成为我国首个针对5G-ATG机载设备的适航规范。

四、未来展望：从ATG到空天地一体化网络

中国移动采取"两条腿走路"的战略路径：近期重点发展5G-ATG技术，充分发挥其​​性能优、成本低、落地快​​的特点；中长期则构建ATG与卫星通信融合的全球覆盖能力。从更宏观的视角看，5G-ATG将成为未来6G空天地一体化网络的重要组成部分，实现三维空间内的无缝连接。

这一发展不仅将提升旅客体验，更将推动民航运营效率的全面提升。通过实时数据交互，航空公司可以优化航线调度，降低运营成本；通过连续状态监测，可以提高飞行安全性。据测算，全面部署航空互联网可使单机年运营效率提升15%以上。

常见问题解答(FAQs)

​Q1：5G-ATG与卫星通信相比有哪些优势？​

A1：5G-ATG具有低时延(地面网络级)、高带宽(卫星10倍以上)、低成本(设备及运营成本降低50%)三大核心优势，特别适合我国内陆航线占比超80%的市场特点。

​Q2：5G-ATG技术的商用时间表是怎样的？​

A2：中国移动已完成西部航线试验网建设，实测性能达标，预计2026年实现规模化商用。成都航空已率先完成C909机型改装并通过适航认证。

​Q3：飞机上使用5G-ATG网络是否安全？​

A3：完全安全。5G-ATG采用4.9GHz专用频段，通过动态干扰优化方案确保与航空电子设备无干扰，且所有机载设备均需通过民航局E级适航认证。

​Q4：5G-ATG的覆盖范围能有多大？​

A4：单个5G-ATG基站最大覆盖半径达300公里，通过沿航线部署可实现全国覆盖。中国移动已建成覆盖四川、青海、甘肃、新疆四省的试验网。

​Q5：乘客需要为机上网络服务支付多少费用？​

A5：中国移动承诺资费标准"不应比地面收费高很多"，预计将推出按航程或流量计费的多模式资费方案，单航程费用可能在50-100元区间。

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2025年5G地空通信（ATG）航空互联技术体系白皮书1.0

报告介绍：本报告由中国移动于2025年10月18日发布，共19页，本报告包含了关于5G,航空,互联技术,ATG的详细内容，欢迎下载PDF完整版。