馬斯克星鏈計劃被官方質疑:延遲能否低於100毫秒?

美國聯邦通信委員會FCC對SpaceX能否提供小於100ms的傳輸延遲表示“嚴重懷疑”。

事件回溯

北京時間6月13日,Starlink“星鏈計劃”進行了第九次衛星發射。這次發射沒有按照常規發射 60 顆 Starlink 衛星,而是混裝了 3 顆 SkySat 衛星和 58 顆 Starlink 衛星。SpaceX 在升空後約 13 分鐘部署了 SkySat 衛星(SkySat衛星是美國Planet公司的高頻成像對地觀測小衛星星座,主要用於獲取時序圖像,製作視頻產品,並服務於高分辨率遙感大數據應用),然後在升空後約 39 分鐘部署了 58 顆 Starlink 衛星,而在6月4日上午9點25,Starlink“星鏈計劃”剛剛完成第八次衛星發射任務。

原計劃每月一次的發射任務,這個月變成了兩次。SpaceX 之所以這麼着急,可能是因爲誇下的海口要到期了——今年 4 月,馬斯克曾在社交媒體稱星鏈版衛星互聯網將在 3 個月內進行私人內測,即在今年 7 月開始提供私人 Beta 版服務。

按照馬斯克的設想,這些星鏈衛星將替代光纖,爲全球提供高速、穩定又便宜的網絡連接。上網速度也能大幅提升,可以實現1Gbps,是目前平均網速的180倍。這麼看來,相較於在複雜地形上需要花費大量成本佈線的地面光纜(比如在一些海拔較高的高山進行佈線)而言,星鏈衛星方案要優秀很多,可惜這並沒有得到美國聯邦通信委員會(以下簡稱:FCC)的認可。

近日,FCC開展了一項160億美元(十年內每年16億美元)的農村寬帶計劃,目的是召集一些供應商爲農村地區提供網絡連接,這些資金將用於項目實施。SpaceX同樣競標了該項目,但其能提供小於100ms等待時間受到了FCC的嚴重質疑。

FCC承認,Starlink和其他LEO(低地球軌道)提供商比在更高海拔運行的對地靜止衛星具有優勢,但其仍然嚴重懷疑是否所有低地球軌道網絡都可以滿足低延遲的競標要求。

SpaceX則表示,FCC的懷疑沒有根據。實際上,SpaceX的海拔高度爲335到354英里(相比之下,對地靜止系統爲21,750英里),延時可以低於20毫秒,基本與有線互聯網接近。儘管SpaceX已經發射了約480顆衛星,但尚未提供商業服務,這些都讓SpaceX很難說服FCC,被認定爲高延時並不會完全讓SpaceX和其他LEO提供者失去資金,但至少會減少他們獲得的金額。如果SpaceX可以在一個月內證明自己則還有希望。

馬斯克星鏈計劃何時商用?

目前,整個星鏈計劃還停留在發射衛星的階段,預計在今年底可以提供商業服務,只有正式商用,馬斯克的“牛皮”纔算是全部實現。根據Starlink網站的說法,由SpaceX經營的ISP計劃將於2020年在美國北部和加拿大部署服務,到2021年迅速擴展到人口稠密的全球其他地區。

事實上,以SpaceX爲代表的低地球軌道上的衛星不受更高軌道上的衛星較長傳播時間的限制。這類服務提供商聲稱,由於衛星軌道的高度較低,其時延由物理定律決定了不會太高。在FCC看來,低地球軌道上的衛星比在更高高度運行的對地靜止衛星具有“內在優勢”,但特定客戶所經歷的等待時間不僅僅是傳輸中一個鏈路的物理問題,也可能會有其他因素影響時間。

過去十年,人類其實一直在探索低地球軌道衛星,國際上推出的主要用於民用通信用的中低軌道通信衛星系統計有美國摩托羅拉的銥星系統(iridium)、全球星系統(Global Star)和國際海事衛星組織的P-21系統等。銥星系統(銥星手機價格每部高達3000美元,加上高昂的通話費用。開業的前兩個季度在全球只發展了1萬用戶,這使得銥星公司前兩個季度的虧損即達10億美元。儘管後來降低了收費,但仍未能扭轉頹勢)由於主導設計思想和經營管理方面的問題已於2000年3月停止運行,而後兩者現在仍在使用中。

但是,不得不承認,當時的銥星系統已經發現了星鏈計劃的優勢,比如軌道低,傳輸速度快,信息損耗小。銥星系統採用的衛星處理和星際鏈路技術相當於把地面蜂窩網倒置在空中,從而使用戶可不依賴地面網直接通信。這種衛星通信突破了地理位置的限制,無論是在荒無人煙的大漠,還是在波濤洶湧的海洋,從北極到南極,撥打一下衛星移動電話就能與其它任一電話接通,這種思想同樣體現在馬斯克的星鏈計劃中。與其不同的是,馬斯克的計劃進行了升級。

面對高昂的成本問題,馬斯克搞了火箭回收機制,傳統火箭發射完就在大氣層燃燒殆盡了,但馬斯克的獵鷹九號可以循環利用,一隻火箭的成本在數億元不等,回收大幅降低了馬斯克的成本。面對大衆製造太空垃圾的指責,馬斯克最新發射的衛星朝地面一側搞成了黑色,以期減少可能造成的不良影響。

星鏈計劃不止是民用

根據目前的計劃,SpaceX的目標不是取代5G或者6G,而是爲一些沒有辦法實現網絡連接的偏遠地區提供服務,可能是遊輪、叢林、高山等等地段,聽上去就不單單是爲了民用,因爲極端環境中居住的人類很少,因此不少網友擔心會走上軍用道路,星鏈計劃最近獲得美國軍方訂單的消息也引起了不少人的關注。

據外媒spacenews報道,美國陸軍與SpaceX簽署了一項協議:在軍事網絡中,測試使用Starlink來傳輸數據。這項協議簽署於5月20日,並允許美國陸軍在三年時間內使用Starlink的服務,美國陸軍希望能夠評估Starlink近地軌道互聯網服務與軍事系統連接的性能。

隨着星鏈衛星寬帶服務在未來幾個月逐步由測試階段過渡至運營階段,安全性將成爲 SpaceX 面臨的一大關鍵難題,這也是本次合作中讓雙方擔憂的話題。

Starlink 軟件主管Moran 分享了工程師們目前正在着手解決的具體問題,包括衛星、網關、本地“UFO-on-a-stick”終端等等。Moran 在答疑裏寫道,“我們設計的系統會對用戶數據進行端到端加密,因此即使成功入侵衛星或網關,攻擊者也無法攔截到其中的通信內容。我們系統中的所有硬件,包括衛星、網關、用戶終端等,都只允許運行經過我們簽名的軟件,因此即使攻擊者強行闖入,也無法獲得持久的駐留點。”

如果衛星與地面失去聯繫,則將其編程爲進入高阻力狀態,從而墜入大氣層銷燬。爲了確保此類問題不會影響最終用戶,該網絡被設計爲多個衛星爲單個用戶提供服務的形式,以提供更多的容錯能力。

“此外,我們還強化了系統內部,包括地面數據中心服務,使攻擊者難以利用某一區域內的漏洞入侵其他區域。我們將繼續努力,保證整體系統得到嚴密加固。雖然目前我們還有很多其他工作要處理(包括招聘新員工),但安全一直是我們非常重視的核心方向。”

對SpaceX而言,本次合作可能會讓其在太空衛星方面獲得更多自由和權限,對馬斯克而言,出於商業考量,這是不錯的開端。

左手造車,右手造網,馬斯克的“火星移民計劃”什麼時候能夠實現不得而知,但這個男人曾經吹的“牛皮”都在實現中。

參考鏈接:

https://techcrunch.com/2020/06/15/spacex-will-have-to-starlink-internets-low-latency-within-the-next-month-to-qualify-for-up-to-16b-in-federal-funding/

https://www.spacex.com/launches/

https://twitter.com/SpaceX

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