100Mbps,隨著一個月之內的 3 次密集發射,馬斯克的衛星網際網路 Starlink(星鏈計劃)已經達到了我們常用寬帶的網速。同時,一個月內發射約 180 顆衛星,這也創造了一個新紀錄:人類歷史上最密集的衛星發射。
9 月 3 日,SpaceX 利用獵鷹 9 火箭再次發射了 60 顆網際網路衛星升空,同時披露 Starlink 目前已有 713 顆在軌衛星,早期測試結果讓人驚喜。
SpaceX 高級工程師凱特·提斯(Kate Tice)對外表示,SpaceX 已經走過了對私人 Beta 版程序進行測試的第一階段,計劃在今年晚些時候推出 Starlink 網際網路服務的公開測試版,預計 2021 年可在全球範圍內覆蓋多個地區。
同時,凱特·提斯還透露了有關內部測試的首個官方公開信息,稱 SpaceX 員工其實一直在使用 Starlink 終端,收集統計數據並執行系統的標準速度測試。她說:「初步結果很好。這些測試表明了超低延遲,並且下載速度可以超過 100Mbps,這將提供足夠的帶寬來支撐在線遊戲流暢運行,或同時傳輸多部高清電影。」
從 2015 年馬斯克提出 Starlink 狂想,至今不過短短五年時間,如今,Starlink 的全球網際網路通信系統即將邁入實用階段。
Starlink 網速超 4G
幾個月來,SpaceX 一直在接收有興趣參加公開測試的用戶登記。SpaceX 在 8 月對外表示,Starlink 已經看到了潛在客戶的巨大需求,全美有近 70 萬人表明對該公司即將推出的服務感興趣。由於公眾熱情超出預期,SpaceX 也向美國聯邦通信委員會(FCC)提出了新的請求,將授權用戶終端的數量從 100 萬增加到了 500 萬。
作為普通用戶而言,馬斯克的 Starlink 計劃固然讓人驚嘆,現在又即將投入公開使用了,是不是有點兒小激動?不過說實在的,Starlink 的網速到底好不好?目前測試出的下載速度超過 100Mbps 是個什麼概念?這些可能才是我們比較關心的。
基於傳統運營商們提供的網絡,我們生活中對百兆光纖、千兆光纖入戶等概念已經非常熟悉,不過大家可能早已發現,所謂的「百兆光纖」(100Mbps)其實下載速度到不了一百兆,頂多也就十幾兆,是運營商在虛假宣傳嗎?其實不然,只是運營商所說的「兆」跟我們說的「兆」不是一個單位。
運營商們所宣傳的網速單位是(bit),而我們經常使用的最小數據單位則是字節(B),兩者間是 8 倍的換算關係,1Mbps=0.125MB/s,而所謂的百兆光纖網速,其實是 12.5 兆字節每秒(12.5MB/s),相應的,千兆光纖(1000mbps)的網速則可達 125MB/s,不過加上一些網絡延遲或帶寬分流等損耗,實際生活中,一般很難平穩實現這種最高網速,能接近這個理論值就已經不錯了。
2020 年 8 月中旬,一些 Starlink 寬帶服務的 Beta 版用戶,曾在 Reddit 社區匿名發布過一批個人測試數據。
圖|部分 Starlink 用戶披露的首批測試數據(來源:Reddit)
早期測試顯示,Starlink 實際可以提供 11Mbps 至 60Mbps 左右的下載速度,而上傳速度範圍從 5Mbps 到 18Mbps 不等,延遲或 ping 頻率範圍從 31ms 到 94ms ,當然,這不是對 Starlink 速度和延遲的全面研究,因為當時只有 600 多顆在軌衛星,而隨著衛星數量的定期增加,速度體驗會顯著改善。
如今僅半個月過去,Starlink 的內測下載速度就超過了 100Mbps ,堪稱是驚人的提升。
SpaceX 計劃在 2020 年代中期之前,在三個軌道上部署接近 12000 顆衛星:首先在 550 公裡軌道部署約 1600 顆衛星,然後是在 1150 公裡軌道部署約 2800 顆 Ku 波段和 Ka 波段衛星,最後是在 340 公裡軌道部署約 7500 顆 V 波段衛星。
根據 SpaceX 在 2016 年提交給 FCC 的申請文件顯示,「隨著首批 800 顆衛星的部署,SpaceX 將能夠為美國和國際寬帶服務提供廣泛的覆蓋。一旦通過最終部署得到充分優化,Starlink 將能為美國和全球消費者、企業提供高帶寬(每個用戶高達 1000Mbps)、低延遲寬帶服務,馬斯克也曾表示,目標是將延遲時間控制在 20ms 以下。「Starlink 提供的超低延遲的網絡服務,足以支持網絡競技遊戲。」
隨著 713 顆 Starlink 衛星在軌運行,馬斯克的諾言正在一步步兌現。
用馬斯克速度建起太空通信基站
作為擁有最多衛星的男人,馬斯克仍在地球近地軌道上迅速擴張自己的衛星帝國。一個由成百上千顆衛星組成的 「5G 通信基站」正在飛速成長,在一批又一批 Starlink 衛星上天的同時,衛星本身也在不斷的迭代中實現技術提升。
SpaceX 計劃今年發射超過 700 顆衛星,這幾乎是 2019 年全球發射衛星總數的兩倍。根據航天領域垂直公號「小火箭」的主持人邢強統計,2019 年全球共進行了 102 次火箭發射,發射衛星數量為 406 顆,其中有 71 顆來自中國。
對 SpaecX 來說,提出這一目標數字並不是一個「放衛星」的大話,儘管疫情席捲下,全球的航天任務無可避免地受到影響。SpaceX 還是實現了有史以來最為密集的衛星部署任務。
從年初至今,SpaceX 已經完成了 9 次 Starlink 衛星部署任務,把 500 多顆衛星精準放在了預定軌道上。僅在過去的一個月時間裡,SpaceX 就發射了 3 次、近 180 顆 Starlink 衛星。這也標誌著一個破紀錄的裡程碑:人類歷史上最密集的衛星發射。
SpaceX 作為最成功的私營火箭發射商,如今也穩穩成為了全球最大衛星運營商之一,如今在 440-550 公裡左右的低地球軌道上,超過 700 顆 Starlink 正在時刻繞著地球飛行。
與此同時,SpaceX 位於美國西雅圖的衛星工廠正在以最快每天 6 顆的恐怖速度,源源不斷地生產著衛星。
更重要的是,衛星本身的技術、性能表現也在迭代中不斷成長。包括通信能力、材料、成本等都在快速優化。
圖 | Starlink 衛星網絡效果圖( 來源:SpaceX)
根據最初的設想,馬斯克雄心勃勃的 Starlink 計劃,要在地球近地軌道上建立約 12000 個衛星組成的天基網絡,凱特·提斯表示,未來 12000 顆乃至 42000 顆衛星目前仍在籌備當中,而隨著時間的推移,Starlink 網絡會基於衛星數量的增加,進一步釋放其全部功能。
值得關注的是,除了地面能接收到的網絡測試,SpaceX 還在進行一項最新測試,看看能否用「空間雷射器」連接兩顆在軌衛星。
這種空間雷射器也被稱為「星間鏈路」,它可以通過在軌衛星之間交換數據,來推動整個星間鏈路網絡的發展,SpaceX 公司目前已測試了兩顆裝有星間鏈路的衛星。
「有了這些空間雷射器,星際鏈路衛星能夠傳輸數百 GB 的數據,有助於降低延遲,一旦 SpaceX 的空間雷射器在整個網絡中持續工作,星鏈將成為全球傳輸數據最快的網絡選擇之一。」提斯說。
科技巨頭的太空戰場
在太空拉起巨大的衛星網絡,這種前所未有的建設速度,讓 SpaceX 憑藉一己之力,極大加速了全球低軌衛星領域的大戰。
比如,藍色起源和 SpaceX 被稱為是美國商業航天領域的雙子星,而隨著亞馬遜的柯伊伯計劃的成長,衛星網際網路也已經成了貝索斯和馬斯克兩大富豪之間的新戰場。
亞馬遜在柯伊伯項目的投資預計將達 100 億美元。與 Starlink 類似,柯伊伯計劃旨在建設高速網際網路服務,為全球各個角落的用戶提供網絡服務。其目標客戶也鎖定在為個人、家庭以及在沒有可靠寬帶的地方運營的學校、醫院、企業和其他組織提供網際網路服務。
除此之外,像 Facebook 和 Telesat 等公司也都有意在衛星網際網路上分一杯羹。
跟我們更相關的,是中國的衛星網際網路也在加速建設當中。
圖 | 國外衛星星座計劃(來源:賽迪顧問)
低軌衛星在地球周圍環繞飛行,衛星通信服務天然就是一個全球性的服務,但事實上,全球低軌寬帶通信系統不僅是一個技術問題,還結合了政治、商業等一系列因素。空天資源的爭奪一直是大國角力的「戰場」。
此前,中國曾有多個分別由「國家隊」航天企業和民營衛星公司提出的衛星網絡計劃。但組網所需的巨額投入,意味著幾乎沒有任何一家具備獨立的組網能力。而且,捨得投入只是這場衛星遊戲的入場券,大幅度降低成本才是能把遊戲繼續玩下去的必要條件。
因此,中國版 Srarlink 走上了國家牽頭,多家央企和民企共同加入成為衛星組網供應商的新方向。與此相呼應的是,今年 4 月衛星網際網路被納入「新基建」,意味著該項目已經上升為國家戰略性工程,在政策層面也增加了相關產業發展的確定性。
該衛星網際網路項目從 2019 年開始,整合項目逐漸明確、細化,目前衛星和地面終端的招標已經完成,現階段,衛星公司都在做第一批樣機。若進展順利,明年有望開始正式的組網工作。
衛星網際網路投入如此巨大,究竟是什麼原因,讓其建設者願意下血本,在太空重建一個網際網路呢?
實際上,在城市中生活的人們,被光纖網絡,4G、5G 網絡所環繞,根本無法想像無網生活。但在地球上,時至今日,還有近一半人口難以上網。
根據賽迪顧問物聯網產業研究中心發布的《「新基建」之中國衛星網際網路產業發展研究白皮書》顯示,地球上超過 70% 的地理空間未能實現網際網路覆蓋,仍有 30 億人接觸不到網絡。
70% 和 30 億,這兩個數字背後,是巨大的未被滿足的需求和龐大的市場。
地面網際網路的基礎設施需要巨額投入。基站、光纖和海底光纜,這些基礎設施的鋪設受限頗多且成本極高,加之在欠發達地區和人群密度較低的農村、高原、海洋等偏遠區域,即使通了網絡,極低的接入率也意味著運營商難以收回成本,這都成了讓全人類觸網的巨大障礙。
衛星網際網路是破局的不二之選。Starlink 已經表現出衛星網際網路的特點,它能夠提供「高速率、低延遲」的網際網路接入服務,單個衛星覆蓋的面積更大,用戶數量更多,實現起來要比傳統光纖方式更容易,未來隨著用戶數量的增加,人均費用也會進一步降低。
這才是馬斯克瞄準的大市場,而且,除了偏遠地區的網絡覆蓋,海洋作業及科考、災備、航空等,都是衛星網際網路的重點應用領域,當下就有巨大的痛點。
《華爾街日報》曾算過一筆帳:如果一切按照 SpaceX 計劃,預計到 2025 年,其衛星網際網路服務的用戶將超過 4000 萬,當年收入就會達到 300 億美元。
因此,衛星網際網路並不是要切走地面網際網路的蛋糕,而是重新做一個蛋糕,為上述網絡無法覆蓋的用戶,提供一種可選的、低成本的、更靈活的無線接入手段。
理想情況下,Starlink 所代表的衛星網際網路星座,在建設完成後就像一個覆蓋全球的巨型 Wi-Fi,為世界各個角落提供網絡連結服務,實現無盲點的覆蓋。
讓全人類觸網,消除信息鴻溝,這是一個抱持偉大願景的現實生意。