A ciência mágica do Wi-Fi em aviões

Como navegamos na internet a 35.000 pés

Navegar na internet é o que esperamoso  em vôos. De acordo com o estudo Global Traveler de 2018 , 94% dos viajantes globais acham que a Internet a bordo melhoraria sua experiência de viagem e 30% deles explicitamente procuram esse recurso ao reservar seu voo.

Atualmente, as companhias aéreas fazem US $ 17 por passageiropara serviços como alimentação a bordo e varejo. O Wi-Fi a bordo adicionará US $ 4 a esta receita auxiliar e estima-se que tragaUS $ 30 bilhões em receita adicional para as companhias aéreas até 2035.

Dadas essas estatísticas, não é surpreendente ver companhias aéreas de todo o mundo correndo para adicionar Wi-Fi a bordo à sua lista de comodidades. Mas como uma companhia aérea entrega esse luxo moderno a passageiros que viajam a quase 860 km / h a mais de 10 quilômetros acima do nível do mar?

Existem duas maneiras de a Internet alcançar aviões:

Sistema ar-terra (ATG)

Esse sistema, o primeiro a ser desenvolvido, funciona como a rede de dados móveis terrestre a que você está acostumado através do seu telefone celular. Mas, diferentemente das torres móveis que focam o sinal descendente, as torres destinadas a fornecer internet aos aviões projetam-nas para cima . As antenas instaladas sob o ventre do avião recebem o sinal e as enviam para o servidor de bordo. Este servidor possui um modem que converte sinais de radiofrequência em sinais de computador e vice-versa, fornecendo acesso aos passageiros através dos pontos de acesso Wi-Fi instalados dentro da aeronave. As informações são trocadas entre a antena do avião e as torres ao longo do caminho do voo. As torres, por sua vez, são conectadas aos centros de operação administrados pelos prestadores de serviços, semelhantes aos centros de controle do seu ISP de banda larga.

Torres terrestres projetando sinal para cima. Fonte: ThePointsGuy

O sistema ATG-4 da GoGo consiste em duas antenas principais sob a barriga, duas antenas laterais, um servidor de bordo e várias antenas de roteador Wi-Fi dentro do avião.

A imagem acima mostra o sistema ATG-4 fabricado pela empresa Gogo, atualmente o sistema ATG mais instalado entre as companhias aéreas dos EUA. A cobertura do Gogo abrange toda a América do Norte e inclui mais de 200 torres.

Os sistemas ATG têm duas desvantagens significativas:

1. Eles operam em uma frequência mais baixa (800 MHz), na qual a velocidade máxima dos dados por voo é limitada a 10 Mbps. Em comparação, a velocidade média da Internet de linha fixa nos EUA é próxima de 100 Mbps. Quando vários usuários em um vôo estão conectados, a velocidade por usuário mal é suficiente para verificar e-mails e até isso levaria uma eternidade.
2. A cobertura é irregular em áreas onde há menos torres de rede, como grandes áreas desertas e corpos inexistentes acima da água. Isso torna o sistema ATG uma escolha impopular para viagens internacionais.

Sistema de satélite

O Wi-Fi a bordo usando satélites é mais complicado, mas também mais rápido e confiável.

Em vez de embaixo da barriga da aeronave, as antenas são instaladas na parte superior do avião. Essas antenas recebem o sinal dos satélites que estão orbitando a Terra. Mas como o satélite e a aeronave estão se movendo a velocidades incríveis e estão a aproximadamente 22.000 milhas de distância, as antenas precisam ajustar constantemente sua posição para poder receber sinais. Além de um servidor de bordo e pontos de acesso Wi-Fi, um dispositivo separado controla o movimento da antena com base na localização e velocidade do voo. Os satélites estão ligados a estações terrestres, que estão mais conectadas aos centros de operação montados pelos prestadores de serviços.

Sistema baseado em satélite da GoGo, composto por uma antena de satélite, um servidor de bordo, Kandu, para controlar os movimentos da antena, Modman para converter sinais e vários pontos de acesso Wi-Fi dentro do avião.

As duas principais vantagens da Internet a bordo via satélite são:

1. Está disponível em qualquer lugar, exceto nos pólos norte e sul. Em um vôo de longo curso, as antenas podem precisar se reposicionar para se conectar a um satélite diferente, mas normalmente não mais que uma vez. Isso faz de um sistema baseado em satélite a escolha óbvia para viagens internacionais.
2. Opera em frequências mais altas que permitem mais largura de banda e velocidade. As duas principais frequências alocadas para a Internet via satélite são a banda Ku (12 a 18 GHz) e a banda Ka (26 a 40 GHz). Essas duas bandas permitem um pico de largura de banda entre 30 a 100 Mbps por aeronave, o que é significativamente maior que os 10 Mbps oferecidos pelos sistemas ATG.

No entanto, existem três principais inconvenientes neste sistema:

1. É mais caro, tanto em termos de equipamento, manutenção e custos de largura de banda quanto o simples sistema ATG. Isso torna a opção de satélite menos popular entre as companhias aéreas menores e as aéreas em rotas regionais.
2. A distância que os dados percorrem é extremamente alta, aumentando a latência. Latência é o tempo que os dados levam para viajar entre sua origem e destino em milissegundos. Embora a velocidade geral seja mais rápida , quando você clica em um link, haverá um atraso notável antes que a página comece a carregar, mas, uma vez iniciada, ela será carregada quase imediatamente. Os sistemas ATG, por outro lado, começarão a carregar quase imediatamente devido à menor latência, mas levarão um tempo significativo para serem concluídos. Aqui está um infográfico que mostra a distância impressionante que os dados percorrem (quase 45.000 milhas).
3. Além dos custos de equipamento, instalação e manutenção, o outro custo oculto gerado por um sistema Wi-Fi a bordo são os custos de combustível. Embora possa parecer trivial, a mudança de forma causada pelas antenas instaladas na parte externa do avião coloca a aeronave em desvantagem aerodinâmica. Isso aumenta o arrasto, o que aumenta o consumo de combustível. Atualmente, os provedores de serviços estão trabalhando para reduzir o tamanho da antena para diminuir esse custo. A mais recente antena 2Ku da Gogo tem menos de 10 cm de espessura, criando uma colisão muito menor.

Os principais fornecedores do sistema baseado em satélite são:

1. O Gogo utiliza os satélites de propriedade da Inmarsat para fornecer conexão via satélite com base em Ka e a Intelsat e SES para fornecer uma conexão com base em Ku. A mais recente e melhor oferta da empresa é o sistema 2Ku, que usa duas antenas em vez de uma - uma para uplink e outra para downlink -, prometendo velocidades de até 100 Mbps por aeronave e 15 Mbps por usuário. As companhias aéreas de todo o mundo estão adotando rapidamente um sistema que possibilita um dos recursos mais procurados pelos passageiros - o streaming de vídeo . As companhias aéreas que atualmente usam os sistemas da Gogo incluem Alaska, American, Delta, United, Virgin America, Cathay Pacific, British Airways e Japan Airlines.
2. A ViaSat fornece a Internet da banda Ka mais rápida para voos da JetBlue nos EUA desde 2013. Atualmente, o FlyFi da JetBlue é líder do setor em termos de velocidade e acessibilidade. A companhia aérea oferece Wi-Fi em velocidades de até 20 Mbps gratuitamente.
3. A European Aviation Network (EAN) é uma parceria entre a Inmarsat, que também opera a GX Aviation (o único serviço global de satélite baseado em banda Ka) e a Deutsche Telekom. A EAN começou a fornecer internet a bordo para companhias aéreas europeias. O serviço usa uma combinação de ambos, um sistema baseado em satélite para downlink e um sistema ATG para uplink, para fornecer uma conexão mais rápida (latência mais baixa) e mais confiável. Esse sistema também é conhecido como Ground To Orbit (GTO). A Inmarsat é dona dos satélites, enquanto a Deutsche Telekom instalou mais de 300 torres LTE em toda a UE. A EAN promete velocidades mais rápidas que todos os outros sistemas Wi-Fi de bordo atuais.

Estes não são os únicos fornecedores. No site de viagens, a eDreams tem uma lista não exaustiva de companhias aéreas que oferecem Wi-Fi a bordo.

Economia do Wi-Fi a bordo

1. Alguns provedores de serviços (como Gogo) estabelecem o preço, lidam com a experiência do cliente e coletam a receita, compartilhando uma parte com a companhia aérea.
2. Algumas companhias aéreas coletam a receita e pagam ao provedor de serviços preços no atacado pela largura de banda usada.

Com exceção de algumas companhias aéreas raras que oferecem acesso gratuito ao Wi-Fi, a maioria vê isso como uma oportunidade de gerar receita e não apenas um privilégio. Embora o custo da entrega no ar seja indiscutivelmente alto, as companhias aéreas adicionam sua própria margem a essa comodidade, sabendo que seus clientes comerciais, cujos empregadores pagam a conta, assinam esse serviço. Apesar de apenas alguns passageiros optarem por esse serviço, o alto preço, que pode variar de US $ 15 a US $ 20 por voo ou US $ 600 para um passe anual, permite que as companhias aéreas e os provedores de serviços de Internet cubram os custos.

Algumas companhias aéreas, como a JetBlue, pagam a conta oferecendo-a gratuitamente aos seus passageiros como um diferencial no mercado altamente competitivo. Muitas companhias aéreas também oferecem aos clientes de alto nível acesso gratuito para manter sua lealdade, e outras companhias aéreas encontram um patrocinador corporativo que cobrirá os custos em troca da exibição de anúncios na rede.

As companhias aéreas também economizam no custo de largura de banda implementando filtros de compressão de imagem e áudio que reduzem a quantidade de dados consumidos.

As companhias aéreas podem instalar sistemas ATG da noite para o dia e sistemas baseados em satélite em apenas alguns dias. VÍDEO EMBUTIDO

Qual é o próximo

O futuro do Wi-Fi a bordo parece mais rápido e confiável. Os satélites de alto rendimento usarão as frequências de satélite fornecidas com mais eficiência e empregando uma nova tecnologia de antena que depende de feixes pontuais em vez de feixes largos. Os satélites tradicionais usam um feixe amplo que pode cobrir áreas tão grandes quanto um país com apenas um feixe. A desvantagem óbvia disso é que todos os voos dentro desse feixe precisam compartilhar a largura de banda. Com o feixe pontual, os satélites HTS podem se concentrar em uma única aeronave e vários desses feixes podem ser transmitidos pelo satélite, permitindo uma largura de banda muito maior por aeronave. A Gogo também está atualmente trabalhando para levar o serviço 5G para aeronaves equipadas com ATG nos EUA e Canadá até 2021.

Com melhores satélites, melhores antenas e mais provedores de serviços entrando no jogo, em breve você terá a mesma liberdade de Internet no ar que em sua casa. Infelizmente, isso também significa que você não poderá mais usar a desculpa de voar para justificar a não resposta a todos esses e-mails.