衛(wèi)星鏈接現(xiàn)在可以在飛機上實現(xiàn)Wi-Fi實時，永遠(yuǎn)在線瀏覽，但該技術(shù)仍處于起步階段。現(xiàn)在，大約40％的美國航班和漢莎航空，阿聯(lián)酋航空和卡塔爾航空等公司的國際長途航班都可以使用機上Wi-Fi。挪威和土耳其航空公司免費提供這項服務(wù)，而斯堪的納維亞航空公司的SAS則在其部分飛機上進行測試。然而，此時帶寬明顯受限。

有幾種不同的拓?fù)浜图軜?gòu)可用于向飛機座位提供數(shù)據(jù)，但重點必須放在減輕重量和功率以最大限度地降低燃料成本上。添加此功能。一些運營商，如美國的GoGo，正在使用3G地面發(fā)射器連接飛機，這可以讓手機和寬帶“加密狗”等設(shè)備直接接收信號，而無需在飛機上增加接收器，但帶寬有限，約為3 Mbit/s為整架飛機，沒有國際用途。 GoGo目前正在推出其ATG-4技術(shù)，該技術(shù)使用雙調(diào)制解調(diào)器和定向天線將鏈路提升至理論最大值9.8 Mbit/s，但它仍然僅限于美國大陸。

其他人已通過實施鏈接具有Ka波段（12-18 GHz）接收器的對地靜止衛(wèi)星，但同樣具有低帶寬，并且需要板載衛(wèi)星接收器以及可以處理多個信道的Wi-Fi收發(fā)器。漢莎航空公司的FlyNet系統(tǒng)聲稱飛機的下載速度高達50 Mbit/s，但這可能意味著座椅的速度僅為1 Mbit/s。同樣，松下航空電子設(shè)備公司和GoGo公司已與歐洲衛(wèi)星運營商SES合作，利用新發(fā)射的SES-6衛(wèi)星的Ku波段鏈路，為跨大西洋航班的乘客提供飛行連接。

此設(shè)備的開發(fā)需求專注于重量和功耗是航空公司運營商可以接受的。新系統(tǒng)還必須滿足航空公司運營所在國家的安全認(rèn)證，并證明設(shè)備的使用不會影響航空電子系統(tǒng)。

下一代Ka頻段（26.5-40 GHz）衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器現(xiàn)在被用來為飛機提供高速寬帶鏈路。衛(wèi)星運營商ViaSat表示，它可以使用這項技術(shù)保證座位速度達到12 Mbit/s，并且通過衛(wèi)星鏈路提供帶寬的成本可能會隨著數(shù)量的增加而下降五倍。

圖1：通過Wi-Fi分配從ViaSat到飛機的衛(wèi)星鏈接。

實施

了解乘客如何使用機上互聯(lián)網(wǎng)連接對于識別正確的通信拓?fù)渲陵P(guān)重要。電子郵件附件，網(wǎng)上沖浪和VPN連接需要中間互聯(lián)網(wǎng)連接，而圖形密集型沖浪，大型附件和視頻會議將需要高速互聯(lián)網(wǎng)連接。所有這些都決定了飛機的連接類型，因為飛機內(nèi)的Wi-Fi可以處理所需的帶寬。

使用各種加速技術(shù)，如虛擬帶寬，壓縮技術(shù)和字節(jié)級緩存，可以顯著提高連接性能。加速技術(shù)還有助于通過減少IP數(shù)據(jù)包大小來降低服務(wù)成本。

網(wǎng)絡(luò)安全選項對于無線系統(tǒng)至關(guān)重要。如果乘客使用敏感數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將需要支持加密和安全的網(wǎng)絡(luò)連接飛機天線因尺寸，重量，形狀，波束寬度，信號方向和強度而異。這些變化在信號接收，傳輸和速度方面具有不同的優(yōu)勢。

低增益天線（LGA）支持較慢的連接速度，適用于沒有附件的短信和電子郵件。這些機身安裝在飛機上，這使得它們更適合安裝在Learjets，Citations和Hawkers等體積較小的飛機上。

高增益天線（HGA）提供最佳的服務(wù)質(zhì)量和速度，并且適用于常規(guī)的Internet瀏覽和附件，但不適用于視頻。它們比LGA更大更重，也可以尾部安裝，但更適合安裝在大型飛機上。

對于飛機上的安裝，設(shè)備必須是航空級的。此類設(shè)備通常具有聯(lián)邦航空管理局（FAA）或歐洲航空安全局（EASA）認(rèn)證，補充型式認(rèn)證（STC）或隨附的認(rèn)可型號列表補充型認(rèn)證（AML-STC）。安裝了Fi系統(tǒng)，應(yīng)該按照乘客使用它的方式進行測試。標(biāo)準(zhǔn)連接和速度測試將指示設(shè)備是否正在執(zhí)行基本功能，并且整個飛機都可以使用無線連接。從那里，操作員及其IT部門將進一步定義系統(tǒng)配置的詳細(xì)信息。如果優(yōu)先考慮智能手機連接，請確保使用一系列品牌，型號和系統(tǒng)配置測試系統(tǒng)，因為無線連接性能可能因手機而異;問題可能出在手機而不是無線接入點。重要的是還要記住，將使用其他技術(shù)，如VPN客戶端軟件，這應(yīng)該通過客戶的筆記本電腦進行測試。

設(shè)備選擇

功耗和重量是構(gòu)建接入點的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。飛機。這有兩個關(guān)鍵要素：多個前端收發(fā)器和處理多個通道以及與衛(wèi)星接收器連接的路由器。將這些設(shè)備集成到航空電子系統(tǒng)意味著優(yōu)化低功率。雖然這對需求較遠(yuǎn)的工業(yè)系統(tǒng)來說是一個挑戰(zhàn)，但對于板載無線接入點則相反。這必須具有有限的功率輸出以最小化對航空電子系統(tǒng)的任何潛在干擾，并且僅需要達到幾米來覆蓋整個飛機。可用的帶寬也有限，這進一步縮小了功率輸出。

現(xiàn)代Wi-Fi收發(fā)器還針對電池電源進行了優(yōu)化，采用先進的CMOS工藝技術(shù)實現(xiàn)了更低的功耗。雖然適用于航空電子系統(tǒng)的設(shè)備不會采用尖端技術(shù)，但更成熟的CMOS工藝仍能提供低功耗和高性能，以及在飛機上使用所必需的可靠性。所有這些都有助于減輕重量。系統(tǒng)，因為需要更少的冷卻。接入點也往往是一個機載系統(tǒng)，而不是尾部安裝衛(wèi)星天線，因為這可以減少任何潛在的信道干擾。

接口模塊

雖然空間和重量考慮可能意味著優(yōu)化的收發(fā)器設(shè)計基于使用模塊所需的分立2.4 GHz收發(fā)器可以降低整體設(shè)計的復(fù)雜性，并提供維修和升級接入點的靈活性，以便隨著時間的推移支持更多乘客。與替換和重新測試整個單元相比，更換單個模塊在降低維修和停機時間方面更具成本效益Bluegiga的WF111是一款完全集成的單頻2.4 GHz頻段802.11b/g/n模塊，適用于便攜式和電池供電的應(yīng)用。它集成了IEEE 802.11b/g/n無線電，天線或U.FL天線連接器以及SDIO或CSPI主機接口。

圖2：Bluegiga的WF111 Wi-Fi模塊。

該模塊為運行操作系統(tǒng)和板載TCP/IP堆棧的設(shè)備提供低成本和簡單的Wi-Fi解決方案，但仍提供模塊的優(yōu)勢：小外形，易于集成和認(rèn)證。 Bluegiga還為Linux操作系統(tǒng)提供WF111驅(qū)動程序。

WF111具有對Wi-Fi加密協(xié)議和各種共存方案的硬件支持，可在使用單個天線同時使用Wi-Fi和藍(lán)牙時實現(xiàn)性能。隨著飛機上藍(lán)牙耳機的使用越來越多，這一點非常重要。任何干擾都可能需要更高的功率輸出或?qū)е伦螏挏p少。

同樣，Sagrad的SG901-1098 Wi-Fi模塊是經(jīng)過屏蔽和FCC認(rèn)證的無線電模塊，經(jīng)過優(yōu)化可簡化與需要的系統(tǒng)的集成。小尺寸的最新性能。該認(rèn)證模塊是一款高度集成的基于單芯片的802.11b/g/n WLAN無線電，適用于嵌入式，低功耗和極小型移動應(yīng)用。該模塊支持6至65 Mbps的802.11g/n調(diào)制和802.11b調(diào)制。

圖3：Sagrad的SG901-1098模塊的框圖。

SG901-1098是一個完全集成的無線電臺，包括RF合成器/VCO，高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字基帶處理器，板載MAC和PHY處理器，電源管理和功率放大器。片上自動校準(zhǔn)功能可消除特定單元和客戶校準(zhǔn)，而板載晶體和濾波器可簡化系統(tǒng)集成。增加2.3至4.8 V和1.8 V電源，天線和主機通信可提供完整的Wi-Fi解決方案。

Microchip的Roving Networks WiFly無線電模塊是一個完整的獨立嵌入式無線LAN接入設(shè)備。該器件具有板載TCP/IP堆棧和應(yīng)用程序，在最簡單的硬件配置中只需要四個引腳（電源，TX，RX和地）。完全合格且經(jīng)Wi-Fi認(rèn)證的2.4 GHz 802.11b/g收發(fā)器采用智能內(nèi)置電源管理，可編程喚醒，使用升壓調(diào)節(jié)器時可接受3.3 V電源或2至3 V電池。 RN171在睡眠模式下使用4μA，在接收器模式下使用35 mA，在12 dBm下發(fā)射時使用185 mA，并且可以配置發(fā)射功率。

Skyworks的SE5511T是一個完整的802.11n WLAN RF前端模塊，提供所有功能。功率放大器，LNA，功率檢測器，天線開關(guān)，濾波和相關(guān)匹配的功能。它提供從收發(fā)器輸出到天線的完整2.4 GHz和5 GHz WLAN RF解決方案，外形緊湊。

圖4：Skyworks的SE511T前端模塊。 br》接收路徑旨在通過提供具有旁路模式的5 GHz低噪聲放大器來最大化性能，以便在接收高功率信號時使用。所有RF端口均設(shè)計為易于使用，匹配50Ω，以簡化PCB布局和收發(fā)器RFIC的接口。 SE5511T還包括一個發(fā)射功率檢測器，用于每個頻段，動態(tài)范圍為20 dB路由

德州儀器CC3000模塊是一個獨立的無線網(wǎng)絡(luò)處理器，可簡化互聯(lián)網(wǎng)連接的實施。 TI的SimpleLink最大限度地降低了主機微控制器（MCU）的軟件要求，旨在通過簡化認(rèn)證來實現(xiàn)低功耗實現(xiàn)，并最大限度地減少所需的RF專業(yè)知識。完整的平臺解決方案包括軟件驅(qū)動程序，示例應(yīng)用程序，API指南和用戶文檔。該模塊包括一個802.11b/g集成無線電，調(diào)制解調(diào)器和MAC支持WLAN通信，作為一個BSS站，在2.4 GHz ISM頻段內(nèi)CCK和OFDM速率從1到54 Mbps。

自動校準(zhǔn)無線電與單個50Ω接口可輕松連接天線，無需無線電電路設(shè)計專業(yè)知識，高級連接管理器具有存儲在NVMEM中的七個用戶可配置配置文件，無需用戶或主機干預(yù)即可自動快速連接到接入點。它支持個人網(wǎng)絡(luò)的所有Wi-Fi安全模式：帶有片上安全加速器的WEP，WPA和WPA2以及WLAN配置工具，允許客戶使用智能手機，平板電腦或PC將無頭設(shè)備連接到WLAN網(wǎng)絡(luò)。

圖5：將CC3000路由模塊連接到Internet以進行板載Wi-Fi路由。

網(wǎng)絡(luò)堆棧

設(shè)備使用帶有BSD套接字API的集成IPv4 TCP/IP堆棧，與任何微控制器，微處理器或ASIC的Internet連接，并支持四個同時的TCP或UDP套接字。用于ARP，ICMP，DHCP客戶端和DNS客戶端的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可輕松連接到本地網(wǎng)絡(luò)和Internet，從而簡化與衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的集成。它通過4線串行外設(shè)接口（SPI）與任何微控制器或處理器連接，時鐘速度高達16 MHz，簡單的API可輕松與任何單線程或多線程應(yīng)用程序集成。它也可以通過I2C接口或主機的API進行編程，允許無線固件升級。

結(jié)論

隨著Ka波段衛(wèi)星服務(wù)開始向飛機提供真正的寬帶數(shù)據(jù)速率，車載Wi-Fi系統(tǒng)將會增加。雖然目前的模塊和設(shè)備不僅可以為乘客座位提供帶寬，還有其他關(guān)鍵考慮因素。能夠擴展無線接入點以在嚴(yán)格的功率和重量預(yù)算內(nèi)支持?jǐn)?shù)百個信道將是一項重大挑戰(zhàn)。利用較短的范圍和縮小功率以匹配較低數(shù)據(jù)速率和節(jié)省功率的能力，航空電子合格版本的商用Wi-Fi設(shè)備可為每位乘客提供有效的永遠(yuǎn)在線功能。