马斯克的卫星互联网简直神了?延迟能够低至20毫秒,网速也不差
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低轨卫星互联网对于全球有着什么样的价值和意义?不妨引用赛迪在《“新基建”之中国卫星互联网产业发展研究白皮书》的内容。报告中提到,目前,地球上超过70%的地理空间,涉及30亿人口未能实现互联网覆盖。建设卫星互联网是解决地球“无互联网”人口数字鸿沟的重要手段之一,是实现网络信息地域连续覆盖普惠共享的有效补充。
根据SpaceX公司创始人兼CEO伊隆 马斯克此前所说,星链(Starlink)将能够为用户提供超低延迟的互联网络宽带接入服务,满足用户浏览网页、看视频、听音乐、玩游戏等需求;同时,用户不必为星链的网速而感到担心。SpaceX在早期发布星链计划时,表示星链的延迟在20到35毫秒之间。但马斯克之后又改口称,星链带给用户的网络连接体验会非常好,SpaceX的目标是把延迟降到20毫秒以内。
最起码,到目前为止,从互联网上已经公开的信息去判断,SpaceX倾向于把星链定位于地面电信网络的补充,聚焦在大型电信公司未服务的市场,从而避免与传统电信企业展开正面竞争。但对于航空、海事和农村等新兴市场,星链显然意在成为主要的玩家,星链主要面向的是增量市场。对于存量市场,星链更加可能选择与传统大型电信商开展合作。
事实上,马斯克曾经明确指出,对于传统电信运营商而言,星链在商业上并不构成威胁。星链将足以在农村地区提供宽带网络接入服务,且网络连接的质量有保证;但不等于说未来所有人都会是星链的用户,在农村或偏远地区,人口密度较低,单个用户可以分到充足的带宽;而在城市环境下,太空中的通信卫星比不上地面的基站,难以为用户提供超高密度的网络连接;当城市用户过于集中,同时使用卫星网络时,每台手机或是其他设备分到的带宽根本不够。
从SpaceX为星链规划在轨卫星数量总共达12000颗、甚至有可能是42000颗,到像一根棍子上顶着一个UFO的终端机、貌似三角形的路由器,以及运用了相控阵和激光通讯等先进技术,再加上SpaceX自身具备研发设计、生产制造和发射可复用火箭的能力……越来越多的信息表明,在全球范围内,单从技术的角度而言,SpaceX正在极力推进和落实的星链,是最有希望从计划全面转为现实的。
就拿发射卫星一项为例来说,全球基本上就只有SpaceX一家能够玩转得起。在整个星链计划中,一期和二期共4400颗卫星的部署是SpaceX需要优先完成的工作,三期7518颗卫的星部署只能算是远期规划。根据规定,SpaceX要在2024年之前完成大约2200颗卫星的部署。对于SpaceX而言,接着到2027年,SpaceX必须累计完成部署4485颗卫星,意味着从2025年到2027年,SpaceX需发射2300颗卫星。然而,从2023年开始,前期卫星开始退役,2024年开始进入退役高峰。估计下来,2024年,SpaceX需补发400颗替代卫星,共7次发射;2025年需补发1400颗卫星,共26次发射。要达到“补网+组网”的目的,SpaceX每年需要完成40次的火箭发射。长期来看,SpaceX要维持4485颗卫星同时在轨运营,平均每年需要补发卫星约900颗。在未来几年可能面临不小的资金压力。三期7518颗卫星的部署,暂且不做讨论。
那么SpaceX要让星链在商业上取得成功,说来倒也简单。在理想状态下,一方面,SpaceX为用户开发设计出价格便宜、功能强大且简单易用的星链终端和路由器,另一方面,星链能够为用户提供价格实惠且高速稳定的互联网宽带接入服务。无论是SpaceX,还是用户,星链首先要能够为用户提供高速稳定的互联网宽带服务,否则一切免谈。其次,包括用户终端、路由器和宽带资费在内的成本降得越低,星链对用户就越有吸引力,意味着选择星链的用户会越来越多。
从2020年6月开始,SpaceX便开放了星链的私人测试,参与此项测试的用户只需要用自己的电子邮箱和地址即可注册。据SpaceX称,全美有超过70万人进行了注册。
而在近期,有网友在名为testmy.net的网站上发现了一份有关星链的网速测试报告,虽然该报告并未提及所采用的接收终端,但应该是像一根棍子顶着一个UFO的测试终端。
测试数据显示,最快下载速度为50Mbps,最快上传速度9.4Mbps,大致相当于国内50M宽带的速度。另外,测试下载速度非常不稳定,隔一段时间速度就几乎掉至零,跟网络掉线差不多。不得不指出的是,此测试数据,只具有参考意义,不能代表星链的整体水平。
其实,SpaceX公司COO格温·肖特维尔,此前不止一次表示,星链初期的联网测试会很不稳定。究其原因在于,SpaceX以一箭60星的方式集中发射后,卫星在各轨道面分布尚不均匀,同时组网卫星数量不足,导致接收端“无星可连”,再结合星间切换,终端尚不成熟和组网卫星本身的迭代,掉线卡顿本就是星链在初期该有的状况。
接着到8月15日,根据报道,通过使用Ookla的Speedtest.net工具测试表明,星链卫星宽带服务的测试版用户,下载速度为11 Mbps到60Mbps,上传速度为5Mbps到18Mbps。过去两周的测试还显示,星链在网络上的延迟从31毫秒到94毫秒不等。
一般地,网络延迟PING值越低速度越快,但是速度与延迟之间没有必然联系。从1毫秒到30毫秒,算是极快,用户几乎察觉不出有延迟,玩任何游戏速度都特别顺畅;从31毫秒到50毫秒,算是良好,用户可以正常玩游戏,没有明显的延迟情况;从51毫秒到100毫秒,算是普通,用户玩对抗类游戏时,在一定水平以上能感觉出延迟,偶尔会感觉到停顿;从100毫秒到200毫秒,用户无法正常玩对抗类游戏,有明显卡顿,偶尔出现丢包和掉线现象;网络延迟在200毫秒以上,用户访问网页会有明显的延迟和卡顿,经常出现丢包或无法访问,甚至到根本无法访问网页。
8月12日,一位Reddit用户上传了他做的11次测试结果,并给出了一张统计图。数据显示,星链的网络延迟在100毫秒以内,上传和下载速度还算可以。另外,由他更新的测试数据显示,一些星链用户的延迟甚至低至20毫秒!
SpaceX在2016年曾对美国联邦通信委员会表示:“一旦通过完全优化的最终部署,星链系统将能够为美国和全球每个用户提供高达1Gbps的高带宽。”目前,星链的测试下载速度最高为60Mbps,上传速度最高为18Mbps,美国的平均下载速度为96.25Mbps,平均上传速度为32.88Mbps。
Ookla曾经做过测试,数据表明,对于在线竞技类游戏,竞赛状态中延迟应低于59毫秒;如果只是玩玩而已,延迟达到129毫秒也可接受。而全球在线游戏体验最佳的35个城市中,延迟在8毫秒到28毫秒之间。
当然,对于SpaceX来说,星链最为关键的指标是延迟。因为,降低延迟将可以从美国政府那里得到补贴。SpaceX正在寻求获得由FCC(美国联邦通信委员会)倡导的、面向农村的互联网宽带业务补贴,第一期提供160亿美元的补贴。实际上,在2020年1月,FCC便启动了“农村数字机遇基金”,该基金共计204亿美元,第一期提供160亿美元的补贴资金,且在2020年10月公开竞标。
在FCC最初的调查中,由于GEO和MEO轨道通信卫星运营商无法满足100毫秒以下低延迟的要求。被FCC排除在外。然而,SpaceX向FCC称,星链宽带卫星服务可以满足低延迟的要求。
2020年6月初,FCC对规则做了修改,以便低轨星座运营商有更大的机会能争取到经费补贴。但FCC主席帕伊警告说,允许竞争并不保证低轨星座就一定能成功。他说,低轨申请者将会受到非常严密的审视。帕伊说,“农村数字机遇基金”的目的是要保证美国人不管生活在何处都能享用宽带,不是对未经考核的技术、给予资金的孵化器,FCC也不会允许浪费纳税人的钱。对于星链选定550公里轨道以保证网络能够达到低延迟的要求。FCC反驳称,轨道低的确能缩短滞后的时间,因为信号传播的距离短了,但总体时延还要必须考虑到网络处理的时间。
2020年7月底,SpaceX在向美国联邦通信委员会的一次汇报中称,SpaceX现在每月投入超过7000万美元生产上千个用户终端,每月可在华盛顿雷德蒙德的工厂生产120颗星链卫星。SpaceX每月生产120颗卫星,相当于每年可建造大约1440颗星链卫星。
美国东部时间8月7日,SpaceX成功发射了第10批星链互联网卫星,也是SpaceX自2019年以来第10次执行星链卫星发射任务。此次发射使得入轨卫星总数达到595颗,如果再加上2018年发射的两颗原型卫星,入轨卫星总数则为597颗。换言之,SpaceX是全球第一大私人低轨卫星运营商。而且,从8月起到2020年底,SpaceX计划还将开展至少5到8次火箭发射任务。
2020年3月,FCC批准SpaceX在美国部署100万个用户终端,将能有100万个家庭接受星链宽带服务。但现在,SpaceX又已向FCC提交了一份申请,希望将授权的用户终端数量从100万台增至500万台。
(本文部分参考自SpaceX Journal)