國際海事衛(wèi)星GX業(yè)務在我國航空寬帶互聯(lián)網(wǎng)的應用

文|郭春啟 韓清

中國交通通信信息中心

一、引言

二、海事衛(wèi)星GX業(yè)務為航空業(yè)帶來的積極影響

1.提供全球覆蓋、熱點增強、安全可靠的衛(wèi)星網(wǎng)絡

中東和印度地區(qū)熱點航線的增強覆蓋，提供72 個固定點波束（250MHz 下行、110MHz 上行），4 個動態(tài)大功率波束（500MHz 下行、220MHz 上行），滿足特定區(qū)域或航空樞紐的大容量需求。2021—2022 年陸續(xù)投入服務的GX6A 和GX6B，實現(xiàn)L 頻段和Ka 頻段的雙載荷，提供24 個動態(tài)大功率波束（110MHz 下行、110MHz 上行），通過多波束疊加，對北美、歐洲、亞太熱點地區(qū)的增強覆蓋，熱點地區(qū)的容量可高達800Mbit/s。

GX10A 和GX10B 衛(wèi)星發(fā)射投入服務后，這兩顆位于高橢圓軌道（HEO）衛(wèi)星中的Ka 頻段載荷，實現(xiàn)北緯65°至北極點的連續(xù)覆蓋，拓展了現(xiàn)有GX 終端設備的使用范圍，滿足極地航線的需求，實現(xiàn)高速衛(wèi)星數(shù)據(jù)業(yè)務全球無縫連接。這是覆蓋北極地區(qū)的首個也是唯一一個能與地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星相互無縫漫游的高通量衛(wèi)星。后續(xù)計劃發(fā)射的GX7、GX8 和GX9 將采用目前最先進的可編程技術，模塊化生產(chǎn)，重量比GX1 輕了一半，制造成本也下降了一半，但單獨一顆GX7 的容量卻比GX1—GX6 加起來的總容量還高，發(fā)射周期也縮短到只需18 個月。

由Inmarsat 自主設計、擁有和運營的衛(wèi)星網(wǎng)絡和地面網(wǎng)絡，為了支撐GX 衛(wèi)星高速穩(wěn)定的運行，在全球共建設有6 個地面站，地面站之間采用1G～10G 的高速光纖環(huán)網(wǎng)，站內關鍵通信設備采用1+1的冗余保護機制，確保可靠性。動態(tài)靈活可配置的地面網(wǎng)絡采用軟件可定義網(wǎng)絡，能更好地支持新應用。除了全球地面站，為了符合主權國家對網(wǎng)絡安全的國家標準和要求，Inmarsat 在中國、俄羅斯、印度還分別建設了國家地面站。

2.專為航司優(yōu)化的穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)異的全球移動服務

衛(wèi)星移動業(yè)務的顯著特點是需求隨時間和空間動態(tài)變化。海事衛(wèi)星GX 業(yè)務針對移動性業(yè)務的特點進行優(yōu)化，可以隨著計劃航路的起止時間、地點動態(tài)變化，也可以在任何時間、任何地點針對隨機發(fā)生的全球性事件，實時調整衛(wèi)星波束成形和頻譜資源分配。這樣一方面可以顯著提升網(wǎng)絡資源的利用率，做到網(wǎng)絡容量按需、實時分配，集中管理；另一方面利用強大的網(wǎng)絡資源匯聚能力，可以在熱點區(qū)域提供高達數(shù)個Gbit/s 的網(wǎng)絡容量。

相應機載衛(wèi)星終端設備也朝著帶寬更寬、天線性能更優(yōu)的方向演進，從第一代天線RX/TX 單極化，最大信道頻寬50MHz，發(fā)展到第二代天線RX 雙極化，TX 可變單極化，最大信道頻寬500MHz。正在驗證的第三代終端將采用更多前瞻性技術：全固態(tài)設計，所有部件都在天線罩內，只外接電源和網(wǎng)線，雙接收機同時跟蹤兩路載波，實現(xiàn)衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的無縫切換。

GX 業(yè)務在全球使用高效的Ka 頻段點波束，取代了過去Ku 頻段提供的臨時拼湊的波束，Ku 這種補丁式的服務無法滿足乘客的需求和航空業(yè)內的高可靠性標準。GX 全球一致的性能意味著可以在空中為乘客提供如同地面一樣的寬帶服務，而不用擔心在衛(wèi)星點波束之間切換時意外掉線。GX 為航司量身定制，保證按合同約定承諾的最低數(shù)據(jù)速率，以及有約束力的長期承諾的價格。

3.幫助航司提高核心競爭力，搶占空中互聯(lián)網(wǎng)先機

GX 空中高速寬帶連接讓航空公司可以推出更多獨具特色的服務，并吸引全球航空旅客去體驗。滿足并超越乘客對短消息、瀏覽網(wǎng)頁和多媒體的期望，而且引導航空公司從傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)服務轉向提供流媒體娛樂、電子商務、內容推送等個性化服務。為航空公司提供多元化的增值服務，是提升航司核心競爭力的重要方法，同時也是提高航空公司盈利水平的有效途徑。客艙互聯(lián)網(wǎng)將成為影響乘客選擇航司航班的重要因素之一，影響乘客的購票行為，包括對航班的選擇，在某些情況下甚至愿意花更多的錢購買某一特定航班，從而吸引更多的乘客，提高航班客座率。根據(jù)國內某航空公司對旅客的抽樣調查數(shù)據(jù)顯示，85.6%的乘客會優(yōu)先選擇互聯(lián)網(wǎng)航班，并且有62.3%的乘客表示愿意為空中互聯(lián)網(wǎng)付費。海事衛(wèi)星GX 數(shù)據(jù)通信鏈路通過機載系統(tǒng)引導乘客完成身份認證,提供流量查詢和提醒、費用核算和賬單遞送。支持航司查看客艙上網(wǎng)業(yè)務的運營監(jiān)控數(shù)據(jù)，提供航司自定義的流量管控策略，滿足航司的大數(shù)據(jù)分析需求。

4.推動航空電子設備研發(fā)與制造

航空互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務發(fā)展和相關系統(tǒng)設備的推廣應用，必將推動航空電子設備研發(fā)與制造。機載高精度跟蹤衛(wèi)星天線系統(tǒng)設備研發(fā)生產(chǎn)，將為終端設備研發(fā)制造提供巨大市場需求空間和動力；同時也將對衛(wèi)星地面站建設及其技術發(fā)展，系統(tǒng)運行管理，衛(wèi)星通信傳輸基帶系統(tǒng)技術及制造工程，衛(wèi)星通信系統(tǒng)運行管理軟件、網(wǎng)管技術、監(jiān)控系統(tǒng)軟件等發(fā)展起到積極促進作用。

三、海事衛(wèi)星GX 業(yè)務在我國航空互聯(lián)網(wǎng)的應用

1.GX 機載上網(wǎng)服務系統(tǒng)功能介紹

海事衛(wèi)星GX 客艙上網(wǎng)的主要功能模塊是高級集成服務管理器（AISM），提供有管理的空中到地面連接服務。AISM 由地面控制，提供有管理的空中到地面連接服務，包括乘客、機組和機載系統(tǒng)，由機載端AISM-Air 和地面端AISM-FM 構成。AISM-Air 又由2 個模塊組成：AISM-AM 負責飛機的流量和底層的連接；AISM-PM 負責乘客連接門戶主頁等服務的特定功能。AISM-FM 提供的主要功能有：1）與互聯(lián)網(wǎng)服務提供商的接口；2）與用戶數(shù)據(jù)配置文件和流量策略系統(tǒng)（DPI）的接口；3）業(yè)務規(guī)則控制連接的邏輯；4）推送配置更新。

為了保障乘客在空中旅行過程中順利上網(wǎng)，除了海事衛(wèi)星GX 數(shù)據(jù)通信鏈路在空-地之間正常運行，還需要在飛機上通過機載WIFI 設備連接乘客的移動終端，引導乘客完成身份認證、提供流量查詢和提醒，若需要乘客付費還需完成費用核算和賬單遞送，其主要功能包括：1）開啟和關閉聯(lián)網(wǎng)服務；2）驗證乘客的信息；3）向乘客提供友好的聯(lián)網(wǎng)體驗；4）支持航司查看客艙上網(wǎng)業(yè)務的運營監(jiān)控信息。

2.GX 業(yè)務在國內航司的應用情況

航空互聯(lián)網(wǎng)在我國有著廣泛的需求基礎，中國民航航班平均飛行小時為2.5 小時/趟，中國網(wǎng)民每周平均上網(wǎng)時間達27 小時，手機等移動客戶端的比例高達84%。受疫情影響，2020 年國內民航旅客運輸量仍達到4.2 億人次。乘客選擇航空公司出行不僅是為了能夠快速完成地理位置的位移，更多是為了享受安全、正點、舒適的空中服務。航空公司借助空中互聯(lián)網(wǎng)可以打造具有航司特色的客艙服務，避免在同質化的競爭中處于劣勢。在當下疫情的特殊時刻，越來越多的人希望能隨時與家人、朋友和同事保持互聯(lián)，這一點顯得尤為重要。

中國的海事衛(wèi)星國家地面站位于北京市海淀區(qū)上莊鎮(zhèn)。為了保證可靠性，中國GX 地面站通過地面高速光纖同時與兩個全球地面站互聯(lián)。所有在中國注冊的飛機，以及進入中國領空的外籍注冊的飛機，其訪問互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)都將在北京地面站落地，之后再送往互聯(lián)網(wǎng)接口。

中國南方航空選擇海事衛(wèi)星GX 業(yè)務為其A350 機隊提供客艙上網(wǎng)服務。該項目利用中國交通通信信息中心運營的海事衛(wèi)星GX 網(wǎng)絡，為乘坐南航A350 飛機的乘客提供互聯(lián)網(wǎng)服務，測試期間為客艙提供上行1.2Mbit/s、下行6Mbit/s、三組合計21.6Mbit/s 的保障速率。最終將建成符合南航設計風格的互聯(lián)網(wǎng)門戶網(wǎng)站，并支持對接南航自主研發(fā)的門戶網(wǎng)站界面；支持用戶PDI 認證、登錄成功提示，滿足用戶實名認證上網(wǎng)需求；從支持一種旅客上網(wǎng)流量管控策略，過渡到支持南航多樣化流量管控策略；建成客艙互聯(lián)運營監(jiān)控平臺，支持南航自定義運營監(jiān)控信息，滿足南航后續(xù)運營和數(shù)據(jù)分析的需求，實現(xiàn)監(jiān)控告警參數(shù)與南航已有系統(tǒng)對接等。

除了在商業(yè)大航班上的應用，海事衛(wèi)星GX 業(yè)務也為政府和私人包機等公務機航班提供國內和國際航線全球高速、無縫切換的互聯(lián)網(wǎng)服務，滿足此類高端客戶對服務品質的金牌標準要求。作為唯一一個提供全球承諾信息速率（CIR）的航空寬帶產(chǎn)品，擁有可升級的帶寬，始終提供遠超保證速度的服務，可以支持視頻流、電視直播、視頻通話、大文件傳輸，以及VPN 等所有類型的在線業(yè)務。

四、客艙上網(wǎng)業(yè)務面臨的挑戰(zhàn)和機遇

1.航空公司的盈利模式還不成熟

航空公司除了向乘客提供付費互聯(lián)網(wǎng)服務、廣告植入等手段，仍然缺乏成熟的盈利模式，以解鎖豐富的輔助收入流。一方面，航空公司對機載設備的安裝及供應商的選擇擁有很大自主權，雖然空地互聯(lián)業(yè)務只能通過具有一類基礎電信運營資質的公司提供，但在航空市場選擇了設備即確定了服務提供商。另一方面，現(xiàn)階段中國航空企業(yè)產(chǎn)品差異很小，個性化的空中服務帶動航空上下游的旅游、酒店行業(yè)的結合，高附加值產(chǎn)品的開發(fā)將是產(chǎn)生差異的主要手段。

海事衛(wèi)星GX 服務作為創(chuàng)新的催化劑，將幫助航空公司在電子商務、內容推送和個性化服務方面持續(xù)發(fā)力。雖然旅客對機上WIFI 存在較強需求，但世界上近三分之二的乘客認為機載WIFI 是必需品，而不是奢侈品，旅客實際付費率較低。可以借鑒的商業(yè)模式有：1）免費使用模式，隨著數(shù)據(jù)傳輸成本下降，免費機艙WIFI 已成為一種趨勢，尤其在短途航班上具有更大可能性。2）免費增值模式，向旅客提供免費的耗費帶寬較少的基礎互聯(lián)網(wǎng)服務，而在旅客要求使用流媒體等高帶寬服務時，會彈出收費提示。3）付費使用+限制URL 的模式，用戶無需付費，而由媒體合作伙伴贊助和付費。通過垂直整合，打造“客艙互聯(lián)網(wǎng)航空”，從面向乘客收費，演進為面向互聯(lián)網(wǎng)平臺收費。未來國內空中互聯(lián)網(wǎng)主流的商業(yè)模式大概率是“前端低費（或免費）、后端收費”，即用戶免費使用機上互聯(lián)網(wǎng)，而航空公司和內容平臺商的主要收入來源于空中互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈運營變現(xiàn)。

2.國內成熟的方案較少

航空通信設備需取得美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）和歐盟歐洲航空安全局（EASA）的適航證，各個航空公司新簽飛機訂單，多會要求飛機制造商在飛機建造過程中加裝客艙衛(wèi)星通信設備，但是對于已經(jīng)投入運營的飛機，安裝難度較大，除了必須要取得美國和歐盟的適航證以外，還需要航空公司、電信運營商、衛(wèi)星通信設備供應商和飛機維修工程公司通力合作才能完成改裝。由于設備較為昂貴，初期投資較大，投資回收周期較長，航空公司大多會選擇在飛機定檢期間改裝機載設備。

在國內與中國交通通信信息中心合作的供應商都是在全球范圍內能提供海事衛(wèi)星GX 系統(tǒng)方案的一級供應商，主要包括霍尼韋爾、賽峰、柯林斯、泰雷茲等公司。目前波音和空客兩大飛機制造商在寬體客機上的可選線裝（Line fit）方案較少，價格較貴。另外，窄體客機的改裝方案較少，改裝工程的相關取證周期長，成本也不低。從2020 年開始的新冠疫情對整個航空業(yè)的負面影響持續(xù)加深，在盈利不能持續(xù)增加的情況下，國內各航空公司缺少開展客艙上網(wǎng)服務的內在動力。

五、結束語

“十四五”期間，國內航空業(yè)將以民航強國戰(zhàn)略目標為引領，以民航局“開拓四個新局面”為契機，積極推進智慧民航建設和發(fā)展。以大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星通信、航空器追蹤監(jiān)控為基礎，推動航空公司數(shù)字化轉型，以更高的標準構建智慧民航競爭優(yōu)勢。航空公司將進一步提升服務質量，航空服務需求將更趨多樣化、個性化，提供更加符合旅客需求的服務產(chǎn)品，讓旅客體驗更加美好、旅途更加幸福。中國交通通信信息中心將攜手合作伙伴,以衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為契機，助力中國民航強國建設，為旅客提供完善的客艙互聯(lián)網(wǎng)服務，共同迎接機遇和挑戰(zhàn)。