飛機上哪來的Wi-Fi無線網路？陸基3G、衛星網路架構原理

越來越多航空公司提供機上Wi-Fi，讓乘客在旅途中也能連上網路傳遞資料。但仔細想想，高空中沒有任何的基地台，飛機如何提供整架班機乘客的網路頻寬？且上網費用越來越低廉，這究竟是因為什麼原因？在網路3要素當中，機上無線網路的頻寬、品質、價格又能達到什麼樣的水準？接著看下去就知道。

內部網路還是網際網路

早期機上Wi-Fi網路並非真正連接到我們熟知的網際網路，而是透過類似內部網路的方式，提供機上免稅品購買等服務。也有部分航空公司會在飛機停靠後，再將資料批次傳輸出去，並非想像中即時的網路服務，像是挪威航空。不過近年因為網路需求大增，相當多航空公司推出真正的機上Wi-Fi服務。像是2年前左右美國的Delta航空就免費提供機上Amazon的線上商店，也可以免費瀏覽與航空公司配合的服務，像是華爾街日報。

這一年多來，日系航空公司如JAL、ANA也推出國內線上網服務，價格倒也不是很貴。JAL來說，航程450公里以內收費500日元，折合新台幣約150元。超過651公里則是700～1200元不等，折合新台幣約210～360元。飛機是透過什麼方式將我們的手機與真實網路連接呢？答案就是陸基基地台與衛星訊號。

▲有網友在奧斯陸機場的飛機上測試，連上飛機的Wi-Fi後，會經由機場的基地台傳遞出去。圖片來源：zhihu

改造地面基地台打上飛機

近年行動網路的發展速度很快，開始有廠商將主意動到飛機上。然而就算將基地台訊號打到飛機上讓你的手機收到，你的手機也不可能有這麼高的功率能回傳封包。因此飛機就成了兩者中介的橋梁。傳統基地台散播訊號的方式以平面為主，若要讓飛機接收到訊號必須對基地台與飛機進行改造。

基地台的部分會將訊號指向天空讓飛機接收到訊號，這類基地台的理論覆蓋範圍約為100公里，高度則會受到天氣等因素限制。飛機部分則需要在機腹安裝專門接收地上訊號的天線（ATG，Air to Ground），接收到訊號後再透過機內頂端的無線網路傳播出去，讓你的手機或平板收到Wi-Fi訊號。普遍來說，要將無線訊號覆蓋滿整架飛機，中小型飛機約需要3個路由器，大型飛機則需要6個。而做這類技術最有名的，就是先前名為Aircell後來改名為Gogo Inflight Internet的美國廠商。他們與美國漢威航太公司（Honeywell Aerospace）、國際海事衛星組織（Inmarsat）合作，要建立全球第一個空中高速網路，此網路即為GX航空網路。既然是透過地面基地台提供的訊號，那跑到海上該怎麼辦？這時就要搭配能克服地形障礙的衛星訊號。

▲陸基型的傳輸方式，機腹會有ATG的傳輸天線。圖片來源：wikipedia

▲陸基的傳輸方式較為簡單，直接與地面基地台聯繫。圖片來源：wlanbook

▲陸基的缺點就是只能在陸地上空飛行，超過沿海一定的距離就會失效。圖片來源：wlanbook

衛星訊號品質良莠不齊、延遲高

透過衛星傳輸的優點是不會受到地形限制，且衛星覆蓋範圍比基地台更廣，不需要頻繁地切換訊號造成速度不穩定。衛星與飛機的溝通方式比陸基的基地台更複雜，簡單來說，從飛機發出的訊號要先傳到頭上的衛星，再從衛星傳到地面上的接收中心。因為傳輸的距離、過程更複雜，衛星訊號通常都會有不小的延遲。舉個日常的例子來說明，電視新聞的SNG轉播（Satellite News Gathering），棚內主播講完話要現場記者接話，通常都會有約3秒鐘的時間差，這時間差就是衛星訊號造成的延遲。

除了延遲問題外，頻寬也是衛星訊號較大的缺點。傳輸的速度、頻寬都會受到衛星的規格所影響，且未來的擴充性相當低，打上去的時候是什麼規格，基本上就無法變動。

▲機尾頂端即為玻璃纖維覆蓋的衛星天線，亦稱帽狀天線。圖片來源：wlanbook

▲衛星訊號不會受到地形限制，但因過程較為複雜，網路延遲相當明顯。圖片來源：wlanbook

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