通信世界网消息（CWW）5G ATG（Air to Ground，地空通信，简称“ATG”）是通过沿飞机航线建设地面5G通信基站，从而实现航空互联网接入的技术。针对ATG网络覆盖高度要求高（3-12km）、小区覆盖半径要求大（50-300km）等特点，ATG基站站型需特殊设计以满足业务需求。本文将介绍针对ATG网络特点的创新三维全域速率评估模型，以及两种AAU设计方案。
5G-ATG业务需求与政策驱动
ATG典型应用场景分为前舱ToB业务和后舱ToC业务。前舱业务主要是飞行和飞机状态监控和数据回传，为机组和空管等提供网络服务；后舱主要为机上乘客提供丰富的语音、数据和视频等娱乐服务。考虑后舱旅客视频、商务、游戏、社交等即时通信业务需求，估算单架飞机典型下行业务速率约90Mbps、上行业务速率约10Mbps。
2021年，工信部无管局下发《关于加强地空移动通信（ATG）业务无线电管理有关事宜的通知》，就加强地空移动通信（ATG）业务使用无线电频率、无线电发射设备管理以及监督检查工作提出要求。经中国移动集团公司积极申请，工信部于2023年5月正式批复中国移动使用4.9GHz部分5G频率资源在国内有关省份开展5G-ATG技术试验。此次工信部批准中国移动开展5G-ATG试验，将进一步提升5G网络覆盖的空间维度，拓展5G的应用场景，更好满足航空旅客日益增长的空中访问互联网需求。
5G-ATG三维全域速率评估模型
网络特征
5G-ATG网络与传统地面蜂窝通信网络差别巨大，主要体现在小区半径极大、终端位置极高、并发用户极少、传播模型极简四个方面。
上述巨大差异导致地面蜂窝通信网络采用小区边缘速率进行组网规划和站型定义的传统工作模式不再适用，亟需探索适应5G-ATG网络特征的新模型。
理论基础
5G-ATG三维全域速率评估模型需综合立体几何、电磁场与微波技术、现代通信理论等多领域交叉应用。其中，立体几何主要用于归纳基站与终端间的方位及角度关系、电磁场与微波技术主要用于提取端到端的空间电磁传播模型、现代通信理论主要用于计算信道条件及速率容量之间的函数。
模型能力
针对业界缺少5G-ATG无线网全域评估方法的问题，该创新模型突破了传统地面网络采用边缘速率这一单“点”指标的成规，将速率评估能力扩张到不同投影距离下的“线”分布、继而不同飞行高度下的“面”分布，并兼容不同方位指向下的“体”分布的未来演进，最终形成立体全域的ATG通信链路预算能力。
该模型在物理空间和电磁空间上均具有强大的兼容性，即兼容多种参数可变的评估能力：
5G-ATG站型设计与能力评估
硬件站型设计原则应立足于实际业务需求，均衡性能与成本，并考虑产业实现能力等因素。业务需求如前所述，单架飞机（即网络中单个终端）典型下行业务速率约90Mbps、上行业务速率约10Mbps，且要求0-100km（自基站正上方至小区边缘）连续覆盖。目前站型有64TR天面折角AAU、128TR垂直超广角AAU两种设计：
这两种方案的能力及成本评估如下：
总结
当前我国5G-ATG尚处于起步阶段，但商业潜力巨大、国家积极引导，中国移动迎来重要发展机遇。随着5G网络时代的到来，中国移动应直面问题与挑战，积极开展技术研究，加快推动产品研发，为我国航空互联网的优质建设和运营打下坚实基础。
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