12/05/2019

飛行機でのWi-Fiの魔法の科学

OneZero(Medium)より

35,000フィート上空でインターネットを閲覧する方法

Sarvesh Mathi

35,000フィート上空でインターネットをサーフィンすることは、フライトで期待されることです。2018年のグローバルトラベラーの調査によると、世界中の旅行者の94%が機内インターネットで旅行体験が向上すると感じており、30%がフライトの予約時にこの機能を明白に探しています。

現在、航空会社は機内食や小売店などのサービスで乗客1人あたり17ドルを稼いでいます。機内Wi-Fiはこの補助的な収益に4ドルを追加し、2035年までに航空会社に300億ドルの追加収益をもたらすと推定されています。

これらの統計を考えれば、世界中の航空会社が機内Wi-Fiを快適にする設備のリストに追加しようと急いでいるのは驚くことではありません。しかし、航空会社は、海抜6マイル以上で毎時560マイルで飛行している乗客に、このモダンな豪華さをどのように提供しますか?

インターネットが飛行機に到達する方法は2つあります。

Air to ground (ATG)システム

最初に開発されたこのシステムは、携帯電話で使い慣れた地上ベースのモバイルデータネットワークのように機能します。しかし、信号を下方に集中させるモバイルタワーとは異なり、タワーは飛行機にインターネットを提供し、上方に突き出ることを意図していました。飛行機の腹の下に取り付けられたアンテナが信号を受信し、オンボードサーバーに送信します。このサーバーには、無線周波数信号をコンピューター信号に、またはその逆に変換するモデムがあり、航空機内に設置されたWi-Fiアクセスポイントを介して乗客にアクセスできます。フライトの経路に沿って、平面アンテナとタワーの間で情報が交換されます。タワーは、ブロードバンドISPのコントロールセンターと同様のサービスプロバイダーが運営するオペレーションセンターに接続されています。

信号を上向きに投影する地上の塔: ThePointsGuy

GoGoのATG-4システムは、腹の下にある2つのメインアンテナ、2つのサイドアンテナ、オンボードサーバー、および飛行機内の多数のWi-Fiルーターアンテナで構成されています。

上の画像は、Gogo社が製造したATG-4システムを示しています。現在、米国の航空会社の中で最も設置されているATGシステムです。Gogoのカバレッジは北米全域に及び、200を超えるタワーが含まれています。

ATGシステムには2つの重大な欠点があります。

  1. 低周波数(800 MHz)で動作し、飛行あたりのピークデータ速度は10 Mbpsに制限されます。それに比べて、米国の固定回線の平均インターネット速度は100 Mbpsに近いです。フライトの複数のユーザーがログインしている場合、ユーザーあたりの速度はメールをチェックするのに十分であり、それでも永遠にかかります。

  2. カバレッジは、砂漠の大きなパッチのようにネットワークタワーがより少なく、水域の上に存在しないエリアでは斑点があります。これにより、ATGシステムは海外旅行に人気がありません。

衛星システム

衛星を使用した機内Wi-Fiはより複雑ですが、より高速で信頼性も高くなります。

航空機の腹の下ではなく、飛行機の上部にアンテナが設置されています。これらのアンテナは、地球を周回している衛星から信号を受信します。しかし、衛星と航空機は両方とも信じられないほどの速度で移動しており、約22,000マイル離れているため、アンテナは信号を受信できるように常に位置を調整する必要があります。オンボードサーバーとWi-Fiアクセスポイントに加えて、別のデバイスが飛行場所と速度に基づいてアンテナの動きを制御します。衛星は地上局にリンクされており、地上局はサービスプロバイダーが設置したオペレーションセンターにさらに接続されています。

GoGoによる衛星ベースのシステムは、衛星アンテナ、オンボードサーバー、カンドゥ、アンテナの動きを制御する、Modmanが信号を変換する、飛行機内の複数のWi-Fiアクセスポイントで構成されています。

衛星ベースの機内インターネットの2つの主な利点は次のとおりです。

  1. 北極と南極を除くどこでも利用できます。長距離飛行では、アンテナは別の衛星に接続するために自分自身の位置を変更する必要がありますが、通常は1回だけです。 これにより、衛星ベースのシステムが国際旅行の明らかな選択肢になります。

  2. より高い周波数で動作するため、帯域幅と速度が向上します。 衛星インターネットに割り当てられる2つの主な周波数は、Kuバンド(12〜18 GHz)とKaバンド(26〜40 GHz)です。これらの2つの帯域により、航空機あたり30〜100 Mbpsのピーク帯域幅が可能になります。これは、ATGシステムが提供する10 Mbpsよりも大幅に高い帯域幅です。

ただし、このシステムには3つの主な欠点があります。

  1. シンプルなATGシステムよりも、機器、メンテナンス、帯域幅の両方の点で高価です。これにより、小規模航空会社や地域路線の航空会社の間では衛星オプションの人気が低くなります。

  2. データの移動距離は非常に長いため、レイテンシ(遅延)が長くなります。レイテンシとは、データがソースと宛先の間をミリ秒単位で移動するのにかかる時間です。全体的な速度は速くなりますが、リンクをクリックすると、ページの読み込みが開始されるまでにかなりの遅延がありますが、起動するとすぐに読み込まれます。一方、ATGシステムは待ち時間が短いため、すぐにロードを開始しますが、完了するまでにかなりの時間がかかります。これは、データが移動する驚異的な距離(約45,000マイル)を示すインフォグラフィックです

  3. 機器、設置、およびメンテナンスコストに加えて、機内Wi-Fiシステムがもたらす他の隠れたコストは燃料費です。些細なことのように思えるかもしれませんが、飛行機の外側に取り付けられたアンテナによって引き起こされる形状の変化により、航空機は空力的に不利な立場に置かれます。これにより抵抗が増加し、燃料消費が増加します。現在、サービスプロバイダーは、このコストを削減するためにアンテナのサイズを縮小する方向で取り組んでいます。Gogoの最新の2Kuアンテナの厚さは4インチ未満で、非常に小さい突起を作っています。

衛星ベースのシステムの主要プロバイダーは次のとおりです。

Gogoは、Inmarsatが所有する衛星を活用してKaベースの衛星接続を提供し、IntelsatとSESを使用してKuベースの接続を提供します。同社の最新かつ最高の製品は、1機あたり最大100 Mbps、1ユーザーあたり15 Mbpsの速度を約束する1つではなく2つのアンテナ(アップリンク用とダウンリンク用)を使用する2Kuシステムです。世界中の航空会社は、乗客が最も求めている機能の1つであるビデオストリーミングを可能にするシステムを急速に採用しています。現在Gogoのシステムを使用している航空会社には、アラスカ、アメリカ、デルタ、ユナイテッド、ヴァージンアメリカ、キャセイパシフィック航空、ブリティッシュエアウェイズ、日本航空が含まれます。

ViaSatは2013年以降、米国のJetBlue便に対してより高速なKaバンドインターネットを提供しています。現在、JetBlueのFlyFiは、速度と手頃な価格で業界をリードしています。航空会社は、最大20 Mbpsの速度でWi-Fiを無料で提供しています。

European Aviation Network(EAN)は、GX Aviation(唯一のグローバルKaバンドベースの衛星サービス)を運営するインマルサットとドイツ・テレコムとのパートナーシップです。EANは、ヨーロッパの航空会社に機内インターネットの提供を開始しました。このサービスは、ダウンリンク用の衛星ベースのシステムとアップリンク用のATGシステムの両方を組み合わせて使用し、より高速(低遅延)で信頼性の高い接続を提供します。このシステムは、Ground To Orbit(GTO)とも呼ばれます。インマルサットは衛星を所有していますが、ドイツテレコムはEU全体で300を超えるLTEタワーを設置しています。EANは、現在の他のすべての機内Wi-Fiシステムよりも高速な速度を約束しています。

これらは唯一のプロバイダーではありません。 旅行サイトであるeDreamsには、機内でWi-Fiを提供する航空会社の包括的なリストがあります。

機内Wi-Fiの経済性

  1. 一部のサービスプロバイダー(Gogoなど)は、価格を設定し、カスタマーエクスペリエンスを処理し、収益を収集して、その一部を航空会社と共有します。

  2. 一部の航空会社は、収益を収集し、使用した帯域幅のサービスプロバイダーに卸売価格を支払います。

Wi-Fiへの無料アクセスを提供するいくつかの希少な航空会社を除き、ほとんどの人はこれを単なる特典ではなく収益創出の機会と考えています。インターネットを空中に配信するコストは間違いなく高くなりますが、航空会社はこのアメニティに独自のマージンを追加し、雇用主が法案を処理するビジネス顧客がこのサービスに加入することを知っています。このサービスを選択する乗客はごくわずかですが、1フライトあたり15ドルから20ドル、年間パスで600ドルの範囲の高価格により、航空会社とインターネットサービスプロバイダーは費用を賄うことができます。

JetBlueのような一部の航空会社は、非常に競争の激しい市場で差別化要因として乗客に無料で提供することで、法案をそのまま処理しています。多くの航空会社はまた、高層顧客にロイヤリティを維持するための無料アクセスを提供し、他の航空会社は、ネットワーク上で広告を掲載する見返りに費用を賄う企業スポンサーを見つけます。

航空会社は、消費されるデータ量を削減する画像および音声圧縮フィルターを実装することにより、帯域幅のコストも節約します。

航空会社はATGシステムを一晩でインストールでき、衛星ベースのシステムは数日でインストールできます。埋め込まれたビデオ

次に何が起こるのか

機内Wi-Fiの未来はより速く、より信頼できるものに見えます。高スループット衛星は、特定の衛星周波数をより効率的に使用し、ワイドビームではなくスポットビームに依存する新しいアンテナテクノロジーを採用します。従来の衛星は、単一のビームで国と同じくらい広いエリアをカバーできる広いビームを使用します。これの明らかな欠点は、このビーム内のすべてのフライトが帯域幅を共有する必要があることです。スポットビームを使用すると、HTS衛星は単一の航空機に焦点を合わせることができ、そのような複数のビームを衛星でブロードキャストすることができ、航空機あたりの帯域幅を大幅に拡大できます。Gogoは現在、2021年までに米国とカナダのATG装備の航空機に5Gサービスを提供することにも取り組んでいます。

より良い衛星、より良いアンテナ、そしてより多くのサービスプロバイダーがゲームに飛び込むと、あなたはすぐにあなたがあなたの家でするのと同じ空中でインターネットの自由を手に入れるでしょう。悲しいことに、これはまた、これらすべての電子メールに返信しないことを正当化するためにフライトの言い訳を使用できなくなることを意味します。

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