5G地空通信(ATG)航空互联技术体系白皮书1.0

中国移动通信集团有限公司2025年10月中国移动通信集团有限公司2025年10月 航空互联网是推动民航业数字化升级、提升旅客出行体验的关键基础设施，对构建“智慧航空”新业态具有战略意义。5G地空通信（AirtoGround，以下简称5G-ATG）作为实现航空宽带接入的重要技术路径，凭借其低时延、高带宽、低成本的优势，为优化客舱服务体验、提升民航运行效率提供了可靠技术底座，是我国从“民航大国”迈向“民航强国”的战略性技术选择。 中国移动积极发挥产业引领作用，加速推动5G-ATG技术成熟与产业落地，秉承“网端协同、空地协同、智能协同”的核心理念，系统构建涵盖终端、网络、平台的端到端5G-ATG技术体系，解决超高速、超高空条件下的覆盖以及空地干扰难题。同时，中国移动作为3GPPATG项目报告人牵头技术标准制定，在CCSA推动5G-ATG基站及终端系列行业标准立项，促进产业发展及成熟。近期，依托工信部批复的4.9GHz试验频率，中国移动在西部航线建成业界首个5G-ATG试验网，完成多项关键技术验证，为后续规模化商用奠定了坚实基础。 本白皮书系统勾画了中国移动5G-ATG的发展愿景和技术发展规划，为产业在地空通信技术发展、技术引入规划和产品解决方案设计等方面提供参考和指引。中国移动愿与产业各方协同攻坚，共同推进5G-ATG规模化商用，赋能智慧航空建设，助力我国航空互联网高质量发展。 本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书之部分或全部内容。 本白皮书由中国移动通信有限公司研究院、中移(上海)信息通信科技有限公司、中国移动通信集团设计院有限公司联合撰写。感谢中兴、中国商飞、中国国际航空公司、成都航空公司等在撰写过程中提供相关素材及数据支持。 目录 1.航空互联网概述.............................................................12.航空互联网发展趋势.........................................................22.1.市场前景广阔..........................................................22.2.政策支持利好..........................................................32.3.技术快速发展..........................................................42.4.产业积极跟进..........................................................53.5G地空通信网络架构及关键技术...............................................63.1.端到端网络架构........................................................63.2.面临的五大挑战........................................................73.3.5G地空通信技术体系....................................................83.3.1.端到端技术体系....................................................83.3.2.新算法：克服超高多普勒频偏........................................93.3.3.新空口：突破超广域覆盖边界.......................................103.3.4.新站型：实现超高空连续覆盖.......................................103.3.5.新技术：优化超复杂空地干扰.......................................113.3.6.新方法：提升立体维评估精度.......................................124.5G地空通信标准化进展......................................................124.1.3GPP.................................................................124.2.CCSA.................................................................134.3.CTSO.................................................................135.5G地空通信航线试验进展....................................................146.总结与展望................................................................15 1.航空互联网概述 航空互联网是可以为民航飞机提供高速稳定的互联网接入服务，提升乘客飞行体验的技术统称。依托航空互联网，航空公司可以实现三个层面的价值跃升：一是提升航司的竞争力，通过提供接近地面使用体验的互联网接入服务，大幅提升旅客出行的幸福感；二是实现商业价值拓展，航司与内容服务提供商合作，实现精准增值服务推送和定制化广告投放，提升航班运行收益；三是提升航空运营效率，基于实时数据交互能力连续监测飞机运载状态，优化航线调度。 航空互联网有两种主流技术路线：基于星基系统的机载卫星通信和基于陆基系统的地空通信（即ATG）技术，如图1所示。基于星基系统的机载卫星通信技术是指利用高轨或低轨卫星作为中继，建立飞机与地面信关站的通信链路，乘客或机组人员的数据传输至卫星，经卫星地面关口转发接入互联网。基于陆基系统的地空通信技术是指通过沿航线部署对空覆盖的ATG基站，实现飞机到地面网络的直接通信，此时机载天线安装在飞机腹部，将移动蜂窝转换为WiFi信号实现机舱内的网络覆盖。 国际上，欧美以“ATG+卫星”混合组网率先开拓飞机网联市场。在欧洲，最早采用Ku波段高轨卫星提供网联服务，但单机带宽小、性能差，加之欧洲空域碎片化严重，在政策与空管需求驱动下逐步演进为卫星及ATG共存的组网方式。2015年，德国电信、Inmarsat、泰雷兹等联合开发欧洲航空网（EuropeanAviationNetwork，EAN），累计部署了400个4G-ATG基站实现欧洲境内覆盖，同步采用卫星覆盖洲际范围，目前随着5G技术的不断成熟，正计划采用NSA向SA过渡的 5G-ATG升级方案。在北美，美国Gogo公司于2008年采用3G-ATG部署425个基站覆盖美国全境及五大湖区域，北美以外采用卫星网络。近年来，Gogo公司持续演进组网策略，先后提出了Gogo4G-ATG和Gogo5G-ATG演进计划，2025年7月完成首次基于5G-ATG的通话测试，预计2026年实现商用服务。 在国内，因政策约束加之卫星资源匮乏，航空互联网起步较晚。初期，主要依赖国际海事卫星组织（Inmarsat）的高轨卫星，随着国内中星系列、亚太6D等高通量卫星体系的成熟，截至2024年全国约200架飞机采用该方式提供网联服务，且受性价比制约，目前主要应用于宽体飞机。 2.航空互联网发展趋势 我国航空互联网发展初期因技术落后、整机带宽小体验差、流量资费高等因素，网联飞机的改装规模始终处于较低水平。近期，受市场需求、技术演进以及政策开放的多重驱动，航空互联网产业发展迎来历史机遇。 2.1.市场前景广阔 欧美航空互联网普及率较高，美国超80%、欧洲超50%，全球市场规模达百亿美元。相比之下，国内航空领域长期处于互联网服务盲区，覆盖率不足6%。我国是全球第二大民航市场，2023年民航旅客运输量为6.2亿人次，2024年达7.3亿人次，同比增长17.9％。得益于我国移动通信网络的大范围普及，人们已习惯于“实时在线”的生活方式，飞行中的“信息孤岛”愈发难以忍受，民航旅客日益增长的联网需求与联网率低的矛盾日益突出。调研显示，超60%的旅客愿意有偿使用机上网联服务，航空互联网的商业潜力巨大。 航空互联网典型应用场景分为前舱和后舱业务，如下图2所示。近期主要聚焦以服务后舱业务为主，未来在政策监管的许可下可进一步面向前舱提供服务。飞机前后舱业务种类多、差异大，对网络性能提出了更高的要求，推动航空互联网服务向宽带化、实时化和低本化演进，具体为： 宽带化：满足业务的大带宽需求，如后舱应用中的短视频、高清电影，以及叠加网页浏览、即时通信（微信/邮件）、社交媒体等数据业务；以及前舱应用中黑匣子部分数据的实时云端冗余存储等。 实时化：满足业务的低时延需求，如后舱应用中的在线游戏、AR/VR，以及远程医疗会诊、应急通信等紧急保障服务等；以及前舱应用中的气象、空域动态等飞行数据信息同步。 低本化：无论是基于航程、流量等付费方式，其资费标准不应比地面收 费高很多。 2.2.政策支持利好 随着机载航空通信业务相关政策的解禁，航空互联网迎来快速发展契机。2018年，工信部下发《关于航空机载通信业务商用试验转为正式商用的通知》，民航飞机上网正式获得批准。同年，中国民用航空局发布《机上便携电子设备（PED）使用评估指南》，开放了机上便携电子设备使用的限制。2021年，国家无线电办公室印发《关于加强地空移动通信（ATG）业务无线电管理有关事宜的通知》，对ATG业务使用无线电频率、无线电发射设备等提出要求。同年，民航局正式发布《中国民航新一代航空宽带通信技术路线图》，首次明确提出以5G为代表的新一代航空宽带通信技术应用于中国民航的系统性实施路径。2023年初，工信部正式向电信运营商下发《中华人民共和国工业和信息化部公告（2023年第7号）》，取消机载卫星设备3000米以上方可开机使用的限制，乘客可以享受从起飞到落地的全航段完整网络服务。同年，工信部批复中国移动使用4.9GHz部分5G频率资源在国内有关省份开展5G地空通信技术试验，加快了5G-ATG技术的商用进程。 2025年，工信部向国内有关部门下发《中华人民共和国无线电频率划分规定》（修订征求意见稿），明确规定相关频段可用于航线内不涉及安全应用的有人驾驶航空器地空通信（ATG），以及民用无人驾驶航空器遥控、遥测及信息传输的相关要求。6月17日，民航局空管办发布“关于征求《中国民用航空无线电管理规定（征求意见稿）》意见的通知”，为1990年5月26日颁布实施以来的首次更新，明确要求安装机载卫星或地空通信终端的，需提交我国境内卫星或 地空通信网络运营单位出具的入网证明文件（但批准临时使用频率的除外），为5G-ATG航空应用的监管做好准备。 2.3.技术快速发展 在卫星通信方面，随着天通、中星、亚太等系列卫星的发射运营，我国高轨卫星技术已愈发成熟，在波束数量、单波束容量、星载容量等方面取得长足进步。近年来，低轨卫星星座的发展非常迅速，以中国星网公司的“GW星座”和上海垣信卫星公司的“千帆星座”为代表，卫星发射频次显著提升，但整体仍处于技术验证阶段，受限于卫星制造及发射成本，短期内暂无法形成具备商用落地能力的星座规模。 在5G-ATG方面，得益于覆盖完备的陆基网络，发展地空通信技术具备天然的技术与产业优势。与卫星通信相比，其与飞机的距离近、传播损耗小，性能优异，针对民航飞行环境做针对优化即可提供与地面一致的体验保障；同时，发展地空通信能够充分复用现有5G产业链基础，端到端自主可控能力更强。5G-ATG与机载卫星通信的对比如下表1所示。