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

有幾種不同的拓?fù)浜图軜?gòu)可用于向飛機(jī)座位提供數(shù)據(jù)，但重點(diǎn)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(yùn)營(yíng)商，如美國(guó)的GoGo，正在使用3G地面發(fā)射器連接飛機(jī)，這可以讓手機(jī)和寬帶“加密狗”等設(shè)備直接接收信號(hào)，而無(wú)需在飛機(jī)上增加接收器，但帶寬有限，約為3 Mbit/s為整架飛機(jī)，沒(méi)有國(guó)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(xiàn)將鏈路提升至理論最大值9.8 Mbit/s，但它仍然僅限于美國(guó)大陸。

其他人已通過(guò)實(shí)施鏈接具有Ka波段（12-18 GHz）接收器的對(duì)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(gè)信道的Wi-Fi收發(fā)器。漢莎航空公司的FlyNet系統(tǒng)聲稱(chēng)飛機(jī)的下載速度高達(dá)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(yùn)營(yíng)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(kāi)發(fā)需求專(zhuān)注于重量和功耗是航空公司運(yùn)營(yíng)商可以接受的。新系統(tǒng)還必須滿(mǎn)足航空公司運(yùn)營(yíng)所在國(guó)家的安全認(rèn)證，并證明設(shè)備的使用不會(huì)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(lái)為飛機(jī)提供高速寬帶鏈路。衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商ViaSat表示，它可以使用這項(xiàng)技術(shù)保證座位速度達(dá)到12 Mbit/s，并且通過(guò)衛(wèi)星鏈路提供帶寬的成本可能會(huì)隨著數(shù)量的增加而下降五倍。

圖1：通過(guò)Wi-Fi分配從ViaSat到飛機(jī)的衛(wèi)星鏈接。

實(shí)施

了解乘客如何使用機(jī)上互聯(lián)網(wǎng)連接對(duì)于識(shí)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(huì)議將需要高速互聯(lián)網(wǎng)連接。所有這些都決定了飛機(jī)的連接類(lèi)型，因?yàn)轱w機(jī)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(jí)緩存，可以顯著提高連接性能。加速技術(shù)還有助于通過(guò)減少I(mǎi)P數(shù)據(jù)包大小來(lái)降低服務(wù)成本。

網(wǎng)絡(luò)安全選項(xiàng)對(duì)于無(wú)線(xiàn)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(jī)天線(xiàn)因尺寸，重量，形狀，波束寬度，信號(hào)方向和強(qiáng)度而異。這些變化在信號(hào)接收，傳輸和速度方面具有不同的優(yōu)勢(shì)。

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

高增益天線(xiàn)（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(jī)上。

對(duì)于飛機(jī)上的安裝，設(shè)備必須是航空級(jí)的。此類(lèi)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(bǔ)充型式認(rèn)證（STC）或隨附的認(rèn)可型號(hào)列表補(bǔ)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(jìn)行測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)連接和速度測(cè)試將指示設(shè)備是否正在執(zhí)行基本功能，并且整個(gè)飛機(jī)都可以使用無(wú)線(xiàn)連接。從那里，操作員及其IT部門(mén)將進(jìn)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(jī)連接，請(qǐng)確保使用一系列品牌，型號(hào)和系統(tǒng)配置測(cè)試系統(tǒng)，因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)連接性能可能因手機(jī)而異;問(wèn)題可能出在手機(jī)而不是無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)。重要的是還要記住，將使用其他技術(shù)，如VPN客戶(hù)端軟件，這應(yīng)該通過(guò)客戶(hù)的筆記本電腦進(jìn)行測(cè)試。

設(shè)備選擇

功耗和重量是構(gòu)建接入點(diǎn)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。飛機(jī)。這有兩個(gè)關(guān)鍵要素：多個(gè)前端收發(fā)器和處理多個(gè)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(duì)需求較遠(yuǎn)的工業(yè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，但對(duì)于板載無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)則相反。這必須具有有限的功率輸出以最小化對(duì)航空電子系統(tǒng)的任何潛在干擾，并且僅需要達(dá)到幾米來(lái)覆蓋整個(gè)飛機(jī)。可用的帶寬也有限，這進(jìn)一步縮小了功率輸出。

現(xiàn)代Wi-Fi收發(fā)器還針對(duì)電池電源進(jìn)行了優(yōu)化，采用先進(jìn)的CMOS工藝技術(shù)實(shí)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(huì)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(jī)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?yàn)樾枰俚睦鋮s。接入點(diǎn)也往往是一個(gè)機(jī)載系統(tǒng)，而不是尾部安裝衛(wèi)星天線(xiàn)，因?yàn)檫@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(jì)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(jì)的復(fù)雜性，并提供維修和升級(jí)接入點(diǎn)的靈活性，以便隨著時(shí)間的推移支持更多乘客。與替換和重新測(cè)試整個(gè)單元相比，更換單個(gè)模塊在降低維修和停機(jī)時(shí)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(wú)線(xiàn)電，天線(xiàn)或U.FL天線(xiàn)連接器以及SDIO或CSPI主機(jī)接口。

圖2：Bluegiga的WF111 Wi-Fi模塊。

該模塊為運(yùn)行操作系統(tǒng)和板載TCP/IP堆棧的設(shè)備提供低成本和簡(jiǎn)單的Wi-Fi解決方案，但仍提供模塊的優(yōu)勢(shì)：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(dòng)程序。

WF111具有對(duì)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(gè)天線(xiàn)同時(shí)使用Wi-Fi和藍(lán)牙時(shí)實(shí)現(xiàn)性能。隨著飛機(jī)上藍(lán)牙耳機(jī)的使用越來(lái)越多，這一點(diǎn)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(guò)屏蔽和FCC認(rèn)證的無(wú)線(xiàn)電模塊，經(jīng)過(guò)優(yōu)化可簡(jiǎn)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(wú)線(xiàn)電，適用于嵌入式，低功耗和極小型移動(dòng)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(gè)完全集成的無(wú)線(xiàn)電臺(tái)，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(dòng)校準(zhǔn)功能可消除特定單元和客戶(hù)校準(zhǔn)，而板載晶體和濾波器可簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成。增加2.3至4.8 V和1.8 V電源，天線(xiàn)和主機(jī)通信可提供完整的Wi-Fi解決方案。

Microchip的Roving Networks WiFly無(wú)線(xiàn)電模塊是一個(gè)完整的獨(dú)立嵌入式無(wú)線(xiàn)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(jiǎn)單的硬件配置中只需要四個(gè)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(shí)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(shí)使用185 mA，并且可以配置發(fā)射功率。

Skyworks的SE5511T是一個(gè)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(cè)器，天線(xiàn)開(kāi)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(xiàn)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(guò)提供具有旁路模式的5 GHz低噪聲放大器來(lái)最大化性能，以便在接收高功率信號(hào)時(shí)使用。所有RF端口均設(shè)計(jì)為易于使用，匹配50Ω，以簡(jiǎn)化PCB布局和收發(fā)器RFIC的接口。 SE5511T還包括一個(gè)發(fā)射功率檢測(cè)器，用于每個(gè)頻段，動(dòng)態(tài)范圍為20 dB路由

德州儀器CC3000模塊是一個(gè)獨(dú)立的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)處理器，可簡(jiǎn)化互聯(lián)網(wǎng)連接的實(shí)施。 TI的SimpleLink最大限度地降低了主機(jī)微控制器（MCU）的軟件要求，旨在通過(guò)簡(jiǎn)化認(rèn)證來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗實(shí)現(xiàn)，并最大限度地減少所需的RF專(zhuān)業(yè)知識(shí)。完整的平臺(tái)解決方案包括軟件驅(qū)動(dòng)程序，示例應(yīng)用程序，API指南和用戶(hù)文檔。該模塊包括一個(gè)802.11b/g集成無(wú)線(xiàn)電，調(diào)制解調(diào)器和MAC支持WLAN通信，作為一個(gè)BSS站，在2.4 GHz ISM頻段內(nèi)CCK和OFDM速率從1到54 Mbps。

自動(dòng)校準(zhǔn)無(wú)線(xiàn)電與單個(gè)50Ω接口可輕松連接天線(xiàn)，無(wú)需無(wú)線(xiàn)電電路設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，高級(jí)連接管理器具有存儲(chǔ)在NVMEM中的七個(gè)用戶(hù)可配置配置文件，無(wú)需用戶(hù)或主機(jī)干預(yù)即可自動(dòng)快速連接到接入點(diǎn)。它支持個(gè)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(hù)使用智能手機(jī)，平板電腦或PC將無(wú)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(jìn)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(gè)同時(shí)的TCP或UDP套接字。用于ARP，ICMP，DHCP客戶(hù)端和DNS客戶(hù)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(jiǎn)化與衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的集成。它通過(guò)4線(xiàn)串行外設(shè)接口（SPI）與任何微控制器或處理器連接，時(shí)鐘速度高達(dá)16 MHz，簡(jiǎn)單的API可輕松與任何單線(xiàn)程或多線(xiàn)程應(yīng)用程序集成。它也可以通過(guò)I2C接口或主機(jī)的API進(jìn)行編程，允許無(wú)線(xiàn)固件升級(jí)。

結(jié)論

隨著Ka波段衛(wèi)星服務(wù)開(kāi)始向飛機(jī)提供真正的寬帶數(shù)據(jù)速率，車(chē)載Wi-Fi系統(tǒng)將會(huì)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(kuò)展無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)以在嚴(yán)格的功率和重量預(yù)算內(nèi)支持?jǐn)?shù)百個(gè)信道將是一項(xiàng)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(xiàn)功能。