統治低軌的高速低延遲網絡，星鏈離真正的全球覆蓋還有多遠？

說到SpaceX，許多人都會想到最近發生的發射事故。今年3月3日進行測試的SN10星際飛船原型雖然在剛著陸時毫發無損，然而一分鐘后卻發生爆炸。SpaceX CEO埃隆·馬斯克聲稱SN10很可能由于燃油箱吸入了部分氦氣，導致發動機推力變低，10m/s的沖擊使得飛船底部產生了爆炸。為此，埃隆·馬斯克稱11號原型機SN11已經對這些問題做了多項修復，并計劃于美國時間3月30日發射。

SN11發射推遲 / 埃隆·馬斯克

但這一發射計劃被再度推遲，原因是美國聯邦航空管理局未能趕在計劃日期到達發射基地。然而在3月30日正式測試時，SN11原型機未能安全著陸并再度損毀，這也是該星際飛船原型機測試的第四次失敗。但SpaceX可不只有失敗的項目，我們不妨來看看它的另一個項目，號稱未來實現全球覆蓋的衛星通信網絡星鏈計劃。

星鏈計劃是一個以近地軌道的衛星鏈提供互聯網服務的項目，SpaceX稱2021年將利用部署的1584顆衛星提供近乎覆蓋全球的網絡服務。但SpaceX已經向聯邦航空管理局申請了42000顆的衛星部署計劃，全部建成后覆蓋率和網絡質量都有不小的提升空間。通過獵鷹9號運載火箭，SpaceX一次可將60顆星鏈衛星送入低軌。

光纖通信的替代者還是協同者

參與公開測試者的網絡測速圖 / Reddit

提到衛星通信，很多人會想到飛機、游輪以及海島上的衛星通信網絡，使用的體驗都比較差，更不用說替代光纖網絡了。但星鏈所承諾的網絡并不算差，在近期公布的測試計劃中，SpaceX稱其網絡速率可以實現50Mb/s到150Mb/s，根據未來的覆蓋率、經緯度和日期達到20ms至40ms的延遲。隨著更多衛星的發射升空，更多地面基站的建立，未來星鏈還會進一步改善速率、延遲和網絡運行時間。

陸地通信的光纖傳輸速率與真空的傳輸速率還是有差距的，何況星鏈衛星處于低軌軌道，在地面基站的支持下來回也只有1000多公里的距離，訪問的服務器地理位置越遠，星鏈在延遲上也會更占優勢。

從這樣的網絡條件看來，星鏈替代光纖通信好像也不是不行。對于那些光纖資源稀缺的地方，比如第三世界國家、農村地區和偏遠地區等，這樣的網絡選擇似乎更加合理。以中印之間的陸地光纜傳輸系統為例，這段穿越青藏高原的網絡系統不僅成本高昂，維護更是麻煩。但現階段的星鏈仍只能起到一個協同者的作用，不論是資費還是最大速率上，星鏈離傳統的光纖通信還是存在差距。何況星鏈的目標目前仍只是提高網絡覆蓋度，按照馬斯克本人的話說，“為傳統電信公司提供那3%到4%最難觸及的用戶”。

一家獨大的低軌統治

星鏈衛星部分覆蓋范圍 / satellitemap

衛星通信網絡已經并非新技術了，雖然衛星發射成本高，但近幾年來也不乏參與者，比如英國的OneWeb、亞馬遜的Kuiper項目還有我國的鴻雁和虹云等。OneWeb去年3月就進入破產階段，在獲得了英國政府投資后才得以繼續運作下去，脫離破產保護。然而談到在軌衛星數量，星鏈絕對是毫無爭議的第一。

OneWeb衛星部分覆蓋范圍 / satellitemap

星鏈衛星的在軌數量已經達到了可怕的1318顆，而相比之下OneWeb算上本月的一次發射，總衛星發射數也才只有146顆。這都要歸功于可重復使用的獵鷹9號火箭。OneWeb通過俄羅斯的Soyuz 2.1b火箭一次僅發射36顆衛星，而且未來計劃每月發射一次。SpaceX的發射則更加頻繁，今年3月份更是成功發射4次，每次都用獵鷹9號火箭搭載60枚衛星。而我國的鴻雁和虹云目前尚在建設和技術驗證階段，僅試發射了少量衛星，且暫時沒有商業計劃。

地面建設同樣不可少

已部署的部分星鏈地面基站

然而實現衛星網絡通信并非只需要衛星即可，地面基站和接收器同樣是必不可少的。目前星鏈僅在北美和少數歐洲城市開放了測試，就是因為目前只有這些地區部署了地面基站。地面基站才是定義地面覆蓋范圍的最主要組件。

加拿大星鏈地面基站 / SpaceX

目前不少北美用戶已經開始在郊外發現了星鏈部署的地面基站，考慮到SpaceX嚴格來說并非一家傳統的網絡運營商，因此提供網絡服務多為與本地的網絡運營商合作。就拿上圖中部署在加拿大境內的星鏈地面基站來說，該基站部署在加拿大運營商Eastlink的設施內。


星鏈的六邊形覆蓋 / SpaceX

根據SpaceX公布的數據，星鏈所提供的范圍覆蓋是以六邊形來表示的，只要在支持的六邊形范圍內，搭建好接收器后就可以使用星鏈的網絡服務。那么星鏈的接收器是怎樣的呢？從去年的測試開始，參與測試的用戶都紛紛曬出了這一接收器的真面目。

星鏈接收器套裝 / SpaceX

其實這個接收器更像是農村地區接收衛星電視用到的“衛星鍋”，在支付499美元的設備費用和50美元的運費后，測試用戶收到的除了接收器外，還有Wi-Fi路由器、電源、三角支撐架和連接線。SpaceX建議用戶搭建在無干擾的高處位置，做好防雨、防雪等保護工作，以確保信號質量。除了設備費之外，用戶還要支付99美元的服務月費。

星鏈接收器內部GPS接收芯片 / Ken Keiter

國外工程師Ken Keiter對星鏈的接收器進行了拆解，其中發現了不少意法半導體的GPS和射頻芯片，比如意法半導體的STA8090EXG GPS接收芯片和射頻前端芯片等。據媒體Business Insider透露，SpaceX與意法半導體達成了24億美元的制造合約，以生產100萬臺星鏈接收器。與此同時，499美元的設備費很可能是在虧本賣，據業內專家估計，每個接收器的成本價大概接近2000美元，雖然訂閱費用可以分攤一點，但考慮到火箭發射、衛星維護等成本，也難怪馬斯克說正在盡力保證該項目不會破產。

想要全球覆蓋，請先過監管批準

星鏈接收器訂購界面 / SpaceX

技術到位之后，并不代表著全球覆蓋觸手可及，要想覆蓋一個地區，就必須得通過該國家的監管批準。就拿接收器來說，國內規定未經審批的違規衛星接收器都是違法的。然而從上圖的接收器訂購界面可以看出，筆者填了電子發燒友公司所在地址后，系統顯示SpaceX計劃在2022年實現該地區的覆蓋。雖然不知道SpaceX有沒有和工信部和運營商申請，但考慮到特斯拉都已經順利進入國內，在做好本地化部署，與國內運營商達成合作后，星鏈說不定真的能在明年服務中國，畢竟星鏈的衛星對國內有較大的覆蓋面積了。

SpaceX也在積極申請其他地區的監管批準，馬斯克在推特上稱一旦獲得批準后，有望在今年年中在印度鋪開服務。去年4月，日本內務與通信部門的官網上也發布了一份文件，提到SpaceX欲與日本本土運營商KDDI合作，在日本境內推出星鏈服務。這份文件中也詳細提到了星鏈網絡的具體用例，除了農村和島嶼的偏遠地區通信外，還可以支持災禍發生地面通信網絡中斷的緊急備用。

小結

以目前的發射頻率，到了2021年底或2022年，星鏈就已經可以實現近乎全球的低軌衛星覆蓋。雖然這種衛星網絡并不適合高密度的使用場景，但這一市場早已被5G拿下，星鏈的服務對象更偏向于那些網絡資源不足的偏遠地區。

此外監管批準也是星鏈必須邁過的一個坎，這就考慮到低軌衛星避撞、防干擾波段等一系列復雜因素。在此之前，星鏈離真正的覆蓋全球還有不小的距離。

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