国际海事卫星GX业务在我国航空宽带互联网的应用

文|郭春启 韩清

中国交通通信信息中心

一、引言

二、海事卫星GX业务为航空业带来的积极影响

1.提供全球覆盖、热点增强、安全可靠的卫星网络

中东和印度地区热点航线的增强覆盖，提供72 个固定点波束（250MHz 下行、110MHz 上行），4 个动态大功率波束（500MHz 下行、220MHz 上行），满足特定区域或航空枢纽的大容量需求。2021—2022 年陆续投入服务的GX6A 和GX6B，实现L 频段和Ka 频段的双载荷，提供24 个动态大功率波束（110MHz 下行、110MHz 上行），通过多波束叠加，对北美、欧洲、亚太热点地区的增强覆盖，热点地区的容量可高达800Mbit/s。

GX10A 和GX10B 卫星发射投入服务后，这两颗位于高椭圆轨道（HEO）卫星中的Ka 频段载荷，实现北纬65°至北极点的连续覆盖，拓展了现有GX 终端设备的使用范围，满足极地航线的需求，实现高速卫星数据业务全球无缝连接。这是覆盖北极地区的首个也是唯一一个能与地球静止轨道（GEO）卫星相互无缝漫游的高通量卫星。后续计划发射的GX7、GX8 和GX9 将采用目前最先进的可编程技术，模块化生产，重量比GX1 轻了一半，制造成本也下降了一半，但单独一颗GX7 的容量却比GX1—GX6 加起来的总容量还高，发射周期也缩短到只需18 个月。

由Inmarsat 自主设计、拥有和运营的卫星网络和地面网络，为了支撑GX 卫星高速稳定的运行，在全球共建设有6 个地面站，地面站之间采用1G～10G 的高速光纤环网，站内关键通信设备采用1+1的冗余保护机制，确保可靠性。动态灵活可配置的地面网络采用软件可定义网络，能更好地支持新应用。除了全球地面站，为了符合主权国家对网络安全的国家标准和要求，Inmarsat 在中国、俄罗斯、印度还分别建设了国家地面站。

2.专为航司优化的稳定可靠、性能优异的全球移动服务

卫星移动业务的显著特点是需求随时间和空间动态变化。海事卫星GX 业务针对移动性业务的特点进行优化，可以随着计划航路的起止时间、地点动态变化，也可以在任何时间、任何地点针对随机发生的全球性事件，实时调整卫星波束成形和频谱资源分配。这样一方面可以显著提升网络资源的利用率，做到网络容量按需、实时分配，集中管理；另一方面利用强大的网络资源汇聚能力，可以在热点区域提供高达数个Gbit/s 的网络容量。

相应机载卫星终端设备也朝着带宽更宽、天线性能更优的方向演进，从第一代天线RX/TX 单极化，最大信道频宽50MHz，发展到第二代天线RX 双极化，TX 可变单极化，最大信道频宽500MHz。正在验证的第三代终端将采用更多前瞻性技术：全固态设计，所有部件都在天线罩内，只外接电源和网线，双接收机同时跟踪两路载波，实现卫星与卫星之间的无缝切换。

GX 业务在全球使用高效的Ka 频段点波束，取代了过去Ku 频段提供的临时拼凑的波束，Ku 这种补丁式的服务无法满足乘客的需求和航空业内的高可靠性标准。GX 全球一致的性能意味着可以在空中为乘客提供如同地面一样的宽带服务，而不用担心在卫星点波束之间切换时意外掉线。GX 为航司量身定制，保证按合同约定承诺的最低数据速率，以及有约束力的长期承诺的价格。

3.帮助航司提高核心竞争力，抢占空中互联网先机

GX 空中高速宽带连接让航空公司可以推出更多独具特色的服务，并吸引全球航空旅客去体验。满足并超越乘客对短消息、浏览网页和多媒体的期望，而且引导航空公司从传统互联网服务转向提供流媒体娱乐、电子商务、内容推送等个性化服务。为航空公司提供多元化的增值服务，是提升航司核心竞争力的重要方法，同时也是提高航空公司盈利水平的有效途径。客舱互联网将成为影响乘客选择航司航班的重要因素之一，影响乘客的购票行为，包括对航班的选择，在某些情况下甚至愿意花更多的钱购买某一特定航班，从而吸引更多的乘客，提高航班客座率。根据国内某航空公司对旅客的抽样调查数据显示，85.6%的乘客会优先选择互联网航班，并且有62.3%的乘客表示愿意为空中互联网付费。海事卫星GX 数据通信链路通过机载系统引导乘客完成身份认证,提供流量查询和提醒、费用核算和账单递送。支持航司查看客舱上网业务的运营监控数据，提供航司自定义的流量管控策略，满足航司的大数据分析需求。

4.推动航空电子设备研发与制造

航空互联网业务发展和相关系统设备的推广应用，必将推动航空电子设备研发与制造。机载高精度跟踪卫星天线系统设备研发生产，将为终端设备研发制造提供巨大市场需求空间和动力；同时也将对卫星地面站建设及其技术发展，系统运行管理，卫星通信传输基带系统技术及制造工程，卫星通信系统运行管理软件、网管技术、监控系统软件等发展起到积极促进作用。

三、海事卫星GX 业务在我国航空互联网的应用

1.GX 机载上网服务系统功能介绍

海事卫星GX 客舱上网的主要功能模块是高级集成服务管理器（AISM），提供有管理的空中到地面连接服务。AISM 由地面控制，提供有管理的空中到地面连接服务，包括乘客、机组和机载系统，由机载端AISM-Air 和地面端AISM-FM 构成。AISM-Air 又由2 个模块组成：AISM-AM 负责飞机的流量和底层的连接；AISM-PM 负责乘客连接门户主页等服务的特定功能。AISM-FM 提供的主要功能有：1）与互联网服务提供商的接口；2）与用户数据配置文件和流量策略系统（DPI）的接口；3）业务规则控制连接的逻辑；4）推送配置更新。

为了保障乘客在空中旅行过程中顺利上网，除了海事卫星GX 数据通信链路在空-地之间正常运行，还需要在飞机上通过机载WIFI 设备连接乘客的移动终端，引导乘客完成身份认证、提供流量查询和提醒，若需要乘客付费还需完成费用核算和账单递送，其主要功能包括：1）开启和关闭联网服务；2）验证乘客的信息；3）向乘客提供友好的联网体验；4）支持航司查看客舱上网业务的运营监控信息。

2.GX 业务在国内航司的应用情况

航空互联网在我国有着广泛的需求基础，中国民航航班平均飞行小时为2.5 小时/趟，中国网民每周平均上网时间达27 小时，手机等移动客户端的比例高达84%。受疫情影响，2020 年国内民航旅客运输量仍达到4.2 亿人次。乘客选择航空公司出行不仅是为了能够快速完成地理位置的位移，更多是为了享受安全、正点、舒适的空中服务。航空公司借助空中互联网可以打造具有航司特色的客舱服务，避免在同质化的竞争中处于劣势。在当下疫情的特殊时刻，越来越多的人希望能随时与家人、朋友和同事保持互联，这一点显得尤为重要。

中国的海事卫星国家地面站位于北京市海淀区上庄镇。为了保证可靠性，中国GX 地面站通过地面高速光纤同时与两个全球地面站互联。所有在中国注册的飞机，以及进入中国领空的外籍注册的飞机，其访问互联网的数据都将在北京地面站落地，之后再送往互联网接口。

中国南方航空选择海事卫星GX 业务为其A350 机队提供客舱上网服务。该项目利用中国交通通信信息中心运营的海事卫星GX 网络，为乘坐南航A350 飞机的乘客提供互联网服务，测试期间为客舱提供上行1.2Mbit/s、下行6Mbit/s、三组合计21.6Mbit/s 的保障速率。最终将建成符合南航设计风格的互联网门户网站，并支持对接南航自主研发的门户网站界面；支持用户PDI 认证、登录成功提示，满足用户实名认证上网需求；从支持一种旅客上网流量管控策略，过渡到支持南航多样化流量管控策略；建成客舱互联运营监控平台，支持南航自定义运营监控信息，满足南航后续运营和数据分析的需求，实现监控告警参数与南航已有系统对接等。

除了在商业大航班上的应用，海事卫星GX 业务也为政府和私人包机等公务机航班提供国内和国际航线全球高速、无缝切换的互联网服务，满足此类高端客户对服务品质的金牌标准要求。作为唯一一个提供全球承诺信息速率（CIR）的航空宽带产品，拥有可升级的带宽，始终提供远超保证速度的服务，可以支持视频流、电视直播、视频通话、大文件传输，以及VPN 等所有类型的在线业务。

四、客舱上网业务面临的挑战和机遇

1.航空公司的盈利模式还不成熟

航空公司除了向乘客提供付费互联网服务、广告植入等手段，仍然缺乏成熟的盈利模式，以解锁丰富的辅助收入流。一方面，航空公司对机载设备的安装及供应商的选择拥有很大自主权，虽然空地互联业务只能通过具有一类基础电信运营资质的公司提供，但在航空市场选择了设备即确定了服务提供商。另一方面，现阶段中国航空企业产品差异很小，个性化的空中服务带动航空上下游的旅游、酒店行业的结合，高附加值产品的开发将是产生差异的主要手段。

海事卫星GX 服务作为创新的催化剂，将帮助航空公司在电子商务、内容推送和个性化服务方面持续发力。虽然旅客对机上WIFI 存在较强需求，但世界上近三分之二的乘客认为机载WIFI 是必需品，而不是奢侈品，旅客实际付费率较低。可以借鉴的商业模式有：1）免费使用模式，随着数据传输成本下降，免费机舱WIFI 已成为一种趋势，尤其在短途航班上具有更大可能性。2）免费增值模式，向旅客提供免费的耗费带宽较少的基础互联网服务，而在旅客要求使用流媒体等高带宽服务时，会弹出收费提示。3）付费使用+限制URL 的模式，用户无需付费，而由媒体合作伙伴赞助和付费。通过垂直整合，打造“客舱互联网航空”，从面向乘客收费，演进为面向互联网平台收费。未来国内空中互联网主流的商业模式大概率是“前端低费（或免费）、后端收费”，即用户免费使用机上互联网，而航空公司和内容平台商的主要收入来源于空中互联网生态圈运营变现。

2.国内成熟的方案较少

航空通信设备需取得美国联邦航空管理局（FAA）和欧盟欧洲航空安全局（EASA）的适航证，各个航空公司新签飞机订单，多会要求飞机制造商在飞机建造过程中加装客舱卫星通信设备，但是对于已经投入运营的飞机，安装难度较大，除了必须要取得美国和欧盟的适航证以外，还需要航空公司、电信运营商、卫星通信设备供应商和飞机维修工程公司通力合作才能完成改装。由于设备较为昂贵，初期投资较大，投资回收周期较长，航空公司大多会选择在飞机定检期间改装机载设备。

在国内与中国交通通信信息中心合作的供应商都是在全球范围内能提供海事卫星GX 系统方案的一级供应商，主要包括霍尼韦尔、赛峰、柯林斯、泰雷兹等公司。目前波音和空客两大飞机制造商在宽体客机上的可选线装（Line fit）方案较少，价格较贵。另外，窄体客机的改装方案较少，改装工程的相关取证周期长，成本也不低。从2020 年开始的新冠疫情对整个航空业的负面影响持续加深，在盈利不能持续增加的情况下，国内各航空公司缺少开展客舱上网服务的内在动力。

五、结束语

“十四五”期间，国内航空业将以民航强国战略目标为引领，以民航局“开拓四个新局面”为契机，积极推进智慧民航建设和发展。以大数据、卫星通信、航空器追踪监控为基础，推动航空公司数字化转型，以更高的标准构建智慧民航竞争优势。航空公司将进一步提升服务质量，航空服务需求将更趋多样化、个性化，提供更加符合旅客需求的服务产品，让旅客体验更加美好、旅途更加幸福。中国交通通信信息中心将携手合作伙伴,以卫星互联网的发展为契机，助力中国民航强国建设，为旅客提供完善的客舱互联网服务，共同迎接机遇和挑战。