Providing mobile broadband (MBB) coverage to passengers in planes (and other yingobjects) has been one of the very important requirements by airline industry for sometime. With the emergence of high-capacity wireless network concepts, there is a renewedeort in dening systems based on 5G (also dened as NR, new radio) for air-to-ground(A2G) communication. When passenger planes have been taken into consideration, a fewhundreds of passengers may need to be supported, thus requiring a high-capacity backhaullink. When 5G is used for such A2G link, beamforming and other advanced physicallayer techniques can be used between the ground stations and ying objects to obtainhigh-data rate and reliable new radio link. This masters thesis work includes link andsystem level evaluations of such NR systems when beamforming, large bandwidth, higherantenna gains, coordination between ground stations, etc., are deployed. The evaluationswere carried out in Ericsson's internal state-of-the-art simulators. The study providesbaseline for system design principles for future A2G system based on NR. Also a properpropagation model for A2G communication has been identied and beamforming solutionwith other related techniques that could be used in A2G scenario have been investigated. / Att tillhandahålla mobil bredbandstäckning till passagerare i flygplan (samt andraluftburna föremål) har varit ett viktigt krav från flygsindustrin på senare tid. Medframväxten av trådlösa nätverkskoncept med hög kapacitet har en förnyad insats uppståttför att definiera system baserade på 5G (också kallat New Radio (NR)) för Airplane-to-Ground (A2G) kommunikation. För passagerarplan så kan hundratals passagerare behövatäckning, vilket kräver en backhaul-länk med hög kapacitet. När 5G används för en sådanA2G-länk så kan såkallad lobformning och andra avancerade tekniker användas mellanmarkstationerna och flygande objekt för att erhålla hög datahastighet och tillförlitlig radiolänk. I denna uppsats ingår länk- och systemnivåutvärderningar av sådana NR-systemnär lobformning, stor bandbredd, antenn-amplifikation, koordinering mellan markstationeretc utplaceras. Utvärderingarna genomfördes i Ericssons interna simulatorer. Studienger vägledning för principer inom systemdesign för framtida A2G-system baserat på NR.En lämplig utbredningsmodell för radiovågor för A2G-kommunikation har identifieratsoch en metod för lobformning och andra relaterade tekniker som kan användas i A2Gscenariothar också undersökts.

Airplanes have different ways to connect to the ground, including satellite air-to-ground communication (SA2GC) and direct air-to-ground communication (DA2GC). Each connection/link offers a different varying amount of transmission capacity over flight time. The traffic generated in the airplane must be forwarded/sent to ground over the available links. It is however not clear how the traffic should be forwarded so that traffic quality of service (QoS) requirements are met. The thesis at hand considers this question, and implements an algorithm handling the forwarding decision with three different forwarding schemes. Those consider traffic parameters in calculating a value assigned to each traffic flow, over a combination of priority, delay requirement and the number of times a traffic flow is dropped. The forwarding algorithm relies on proposed in-flight broadband connectivity (IFBC) network traffic and air-to-ground (A2G) link models, which aim at approximating the network environment of future IFBC networks. It is shown that QoS requirements of traffic flows in terms of packet loss and delay cannot be satisfied with capacities offered by current DA2GC and SA2GC technology. For a future scenario, with higher assumed link capacities, the QoS requirements are met to a higher extent. This is shown in lower packet loss and delay experienced by the respective traffic flows. Further, it is shown that the performance can be improved with specific forwarding schemes used by the forwarding algorithm. It is also investigated how a web cache can be used as a fallback technology. For this a required web cache hit rate is found, which should be high enough to offload the network with content served from the cache. Overall, the thesis aims at proposing an efficient traffic forwarding technique, and at giving insight into an alternative if this technique fails. / Flygplan har olika sätt att ansluta till marken, inklusive satellit-mark-kommunikation (SA2GC) och direkt luft till markkommunikation (DA2GC). Varje anslutning/länk erbjuder en annan varierande mängd överföringskapacitet under flygtid. Den trafik som genereras i flygplanet måste vidarebefordras/skickas till marken över de tillgängliga länkarna. Det är emellertid inte klart hur trafiken ska vidarebefordras så att trafiksäkerhetskvaliteten (QoS) uppfylls. Avhandlingen handlar om denna fråga och implementerar en algoritm som hanterar vidarebefordringsbeslutet med tre olika vidarebefordringssystem. De betraktar trafikparametrar vid beräkning av ett värde som tilldelas varje trafikflöde, över en kombination av prioritet, fördröjningskrav och antalet gånger ett trafikflöde tappas. Vidarebefordringsalgoritmen är beroende av föreslagna bredbandsförbindelser (IFBC) i nätverk och A2G-länkmodeller, som syftar till att approximera nätverksmiljön för framtida IFBC-nätverk. Det visas att QoS-krav på trafikflöden när det gäller paketförlust och fördröjning inte kan tillgodoses med kapacitet som erbjuds av nuvarande DA2GC- och SA2GC-teknik. För ett framtida scenario, med högre antagna länkkapacitet, uppfylls QoS-kraven i högre utsträckning. Detta visas med lägre paketförlust och fördröjning som upplevs av respektive trafikflöden. Vidare är det visat att prestanda kan förbättras med specifika vidarekopplingsscheman som används av vidarebefordringsalgoritmen. Det undersöks också hur en webbcache kan användas som en återgångsteknik. För detta hittas en obligatorisk webbcache-träfffrekvens, som bör vara tillräckligt hög för att ladda upp nätverket med innehåll som serveras från cacheminnet. Sammanfattningsvis syftar uppsatsen till att föreslå en effektiv trafiköverföringsteknik och att ge insikt om ett alternativ om denna teknik misslyckas.