GTI:5G地空通信技术白皮书 2026

  行业动态     |      2026-03-04 08:19

  

GTI:5G地空通信技术白皮书 2026

  这份 2026 年 2 月发布的《5G 空对地 (ATG) 通信技术白皮书 1.0》由中国移动主导,联合中兴、商飞、国航等企业编制,系统阐述了 5G-ATG 技术的发展背景、技术体系、标准化与试验进展,是航空互联网数字化转型的重要技术参考,核心总结如下:

  航空互联网的价值:能提升航空公司竞争力、拓展商业增值渠道、优化运营效率,分为前舱 ToB(飞机健康监测、航班调度等)和后舱 ToC(高清影音、社交等)两类服务,用户付费意愿高,商业潜力大。

  技术路线对比:主流为卫星通信和地面 ATG 通信,5G-ATG 相比卫星通信(Ku/Ka 高轨、低轨星座),在带宽(单架机 420Mbps)、延迟(20ms)、建设 / 改装成本、流量费用、设备成熟度上具备显著优势,仅覆盖范围限于陆路,而卫星可实现全球覆盖。

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  全球与国内格局:北美、欧洲航空互联网渗透率分别超 80%、50%,已实现 ATG + 卫星混合组网并向 5G-ATG 升级;中国渗透率不足 6%,起步晚且初期依赖卫星,受政策和卫星资源限制,80% 以上国内航线G-ATG 提供了广阔应用空间。

  五大技术挑战:因民航飞机 800-1200km/h 的超高速、300 公里级广域覆盖、6-12km 超高空巡航、三维复杂环境干扰、3D 动态网络评估需求,5G-ATG 面临多普勒频偏大、覆盖半径不足、高空覆盖盲区、干扰难控、传统评估指标失效等问题。

  端到端技术解决方案:围绕终端、接入、网络、平台、安全五层架构,提出五大核心创新,解决上述挑战:

  新算法:多级频偏预补偿 + 基站侧进一步补偿,将残余多普勒频偏控制在可校正范围,克服超高速接入问题;

  新空中接口:重新设计 20 毫秒长周期帧结构、优化 PRACH 接入机制,支持 300 公里超广域覆盖;

  新站型:通过面板分割、超广角 AAU 设计,提升垂直波束扫描角度(至 60°),解决高空覆盖盲区;

  新技术:基于飞行路径跟踪的动态干扰优化方案,基站随飞机位置实现 “开灯 / 关灯” 动态切换,大幅降低对地面、低空设备的干扰;

  新方法:构建三维全域评估模型,替代传统单点指标,实现对三维空域链路的精准评估,指导网络规划。

  端到端网络架构:由网络系统(沿航线G-ATG 基站 + 5G 核心网)、机载系统(5G CPE、机载天线、舱内 WiFi 设备)、平台系统(乘客管理、机组管理、飞机安全管理平台,实现安全隔离与数据管控)三部分组成。

  产业链构成:上游为地面 / 机载设备、航空电子系统提供商(中兴、华为、Donica 等);中游为网络运营商(中国移动、中国电信)和专业服务提供商;下游为航空公司(国航、成都航空等)和内容服务商(腾讯、阿里等),产业链各环节已初步形成协同格局。

  标准化主导:中国移动作为 3GPP ATG 项目报告人,主导 5G-ATG 国际标准制定;3GPP Rel-18(2024 年 6 月冻结)成为首个支持 5G-ATG 的标准版本,定义了 FR1 频段、阵列天线、频偏预补偿等核心技术要求,Rel-19 将进一步支持载波聚合等增强特性。

  中国移动获独家 5G-ATG 技术试验授权,使用 4.9GHz 频段在成都 - 敦煌 - 吐鲁番西部航线部署行业首个试验网,覆盖四省,经优化后实现:平均 RSRP-107dBm、SINR 约 9.8dB,上下行峰值速率达 73Mbps/353Mbps,平均延迟 129ms,切换成功率 100%;完成多轮飞行测试,实现微信、4K 直播、在线游戏等服务的流畅体验,性能接近地面 5G。同时,C909 机型完成 5G-ATG 改装并获适航认证,具备商业化前期能力。

  短期:依托 5G-ATG 的技术和成本优势,加速国内商业化部署,成为中国航空互联网的核心短期解决方案;

  中长期:推行 “ATG + 卫星通信” 双轨战略,融合两种技术的优势,实现全球航线覆盖,打造具有全球竞争力的航空互联网服务平台;

  技术演进:5G-ATG 将成为 6G 空天地一体化网络(SAGIN)的重要组成,实现与地面蜂窝网络、卫星互联网的渐进式融合,达成全球三维空间的无缝按需连接;

  产业协同:推动通信、航空、制造等跨领域产业链协作,完善技术标准与适航认证体系,探索可持续商业模式,助力航空互联网高质量发展。