衛星鏈接現在可以在飛機上實現Wi-Fi實時，永遠在線瀏覽，但該技術仍處于起步階段?，F在，大約40％的美國航班和漢莎航空，阿聯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，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。

有幾種不同的拓撲和架構可用于向飛機座位提供數據，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地面發射器連接飛機，這可以讓手機和寬帶“加密狗”等設備直接接收信號，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，該技術使用雙調制解調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星，但同樣具有低帶寬，并且需要板載衛星接收器以及可以處理多個信道的Wi-Fi收發器。漢莎航空公司的FlyNet系統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，松下航空電子設備公司和GoGo公司已與歐洲衛星運營商SES合作，利用新發射的SES-6衛星的Ku波段鏈路，為跨大西洋航班的乘客提供飛行連接。

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

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

圖1：通過Wi-Fi分配從ViaSat到飛機的衛星鏈接。

實施

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

使用各種加速技術，如虛擬帶寬，壓縮技術和字節級緩存，可以顯著提高連接性能。加速技術還有助于通過減少IP數據包大小來降低服務成本。

網絡安全選項對于無線系統至關重要。如果乘客使用敏感數據，系統將需要支持加密和安全的網絡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）提供最佳的服務質量和速度，并且適用于常規的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，設備必須是航空級的。此類設備通常具有聯邦航空管理局（FAA）或歐洲航空安全局（EASA）認證，補充型式認證（STC）或隨附的認可型號列表補充型認證（AML-STC）。安裝了Fi系統，應該按照乘客使用它的方式進行測試。標準連接和速度測試將指示設備是否正在執行基本功能，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配置的詳細信息。如果優先考慮智能手機連接，請確保使用一系列品牌，型號和系統配置測試系統，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，如VPN客戶端軟件，這應該通過客戶的筆記本電腦進行測試。

設備選擇

功耗和重量是構建接入點的關鍵標準。飛機。這有兩個關鍵要素：多個前端收發器和處理多個通道以及與衛星接收器連接的路由器。將這些設備集成到航空電子系統意味著優化低功率。雖然這對需求較遠的工業系統來說是一個挑戰，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的任何潛在干擾，并且僅需要達到幾米來覆蓋整個飛機?？捎玫膸捯灿邢?，這進一步縮小了功率輸出。

現代Wi-Fi收發器還針對電池電源進行了優化，采用先進的CMOS工藝技術實現了更低的功耗。雖然適用于航空電子系統的設備不會采用尖端技術，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，因為需要更少的冷卻。接入點也往往是一個機載系統，而不是尾部安裝衛星天線，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化的收發器設計基于使用模塊所需的分立2.4 GHz收發器可以降低整體設計的復雜性，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和板載TCP/IP堆棧的設備提供低成本和簡單的Wi-Fi解決方案，但仍提供模塊的優勢：小外形，易于集成和認證。 Bluegiga還為Linux操作系統提供WF111驅動程序。

WF111具有對Wi-Fi加密協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和藍牙時實現性能。隨著飛機上藍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導致座椅帶寬減少。

同樣，Sagrad的SG901-1098 Wi-Fi模塊是經過屏蔽和FCC認證的無線電模塊，經過優化可簡化與需要的系統的集成。小尺寸的最新性能。該認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用。該模塊支持6至65 Mbps的802.11g/n調制和802.11b調制。

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，高速數據轉換器，數字基帶處理器，板載MAC和PHY處理器，電源管理和功率放大器。片上自動校準功能可消除特定單元和客戶校準，而板載晶體和濾波器可簡化系統集成。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接入設備。該器件具有板載TCP/IP堆棧和應用程序，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Wi-Fi認證的2.4 GHz 802.11b/g收發器采用智能內置電源管理，可編程喚醒，使用升壓調節器時可接受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下發射時使用185 mA，并且可以配置發射功率。

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，濾波和相關匹配的功能。它提供從收發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端口均設計為易于使用，匹配50Ω，以簡化PCB布局和收發器RFIC的接口。 SE5511T還包括一個發射功率檢測器，用于每個頻段，動態范圍為20 dB路由

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

自動校準無線電與單個50Ω接口可輕松連接天線，無需無線電電路設計專業知識，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即可自動快速連接到接入點。它支持個人網絡的所有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將無頭設備連接到WLAN網絡。

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

網絡堆棧

設備使用帶有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客戶端的內置網絡協議可輕松連接到本地網絡和Internet，從而簡化與衛星調制解調器的集成。它通過4線串行外設接口（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。

結論

隨著Ka波段衛星服務開始向飛機提供真正的寬帶數據速率，車載Wi-Fi系統將會增加。雖然目前的模塊和設備不僅可以為乘客座位提供帶寬，還有其他關鍵考慮因素。能夠擴展無線接入點以在嚴格的功率和重量預算內支持數百個信道將是一項重大挑戰。利用較短的范圍和縮小功率以匹配較低數據速率和節省功率的能力，航空電子合格版本的商用Wi-Fi設備可為每位乘客提供有效的永遠在線功能。