什么是卫星互联网?

自从可在家上网以来,智能手机带来了网络访问的最重大转变。现在,卫星互联网正准备在网络普及性方面带来类似的突破。多亏了 Space X 的 Starlink 卫星互联网计划的创新,我们可以设想一个这样的未来,网络接入几乎随处可见,无需地面数据线或蜂窝塔基础设施。

卫星互联网是如何工作的?

科幻作家 Arthur C. Clarke 在他 1945 年的论文《地球外的中继站 – 火箭站能让无线电覆盖全球吗?》中设想了卫星通信,但互联网,甚至人造卫星(又名火箭站),直到很多年后才成为现实。然而,向太空发送信号并返回的想法在本质上是相同的,只有一个明显的例外:有实施地球静止轨道,或没有实施。

Clarke 提出的卫星中继(以及当今广泛使用的通信卫星)在一个轨道上运行,该轨道相对于地球表面上的一个点产生一致的位置(即,地理上的静止)。轨道力学计算出,每颗卫星必须位于距离地球表面 35,786 km 的位置才能保持这一速度。

要对接这样的卫星,只需将收发器指向正确的方向,就会锁定卫星的数据流。卫星提供商 HughesNet 和 Viasat 就是使用这种地球静止模式,用数量最少的大型卫星即可实现非常广泛的地理范围覆盖。

Starlink 使用的是一个极为不同的概念,在低得多的 550 km 高度部署数千颗较小的卫星。由于轨道高度较低,这些卫星的运行速度必须比地球的旋转速度快得多,而且它们的地理覆盖范围也更有限。因为它们是相对于地球表面移动的,跟踪 Starlink 卫星比单纯的对准就可以了要复杂的多。

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延迟:卫星互联网的优势

Starlink 的速度通常优于 HughesNet 和 ViaSat,但 Starlink(相对)低空飞行卫星群的根本优势在于延迟。按照光速的限制 (300,000 km/s),信号从地球到卫星再返回所需的时间更短。考虑到地球静止高度为 35,786 km,信号从地球表面到达地球静止卫星大约需要 0.12 秒。

对于互联网通信,请求必须传送到卫星,然后返回基站进行处理。然后,返回的数据必须传输到卫星并返回到请求者的位置,这意味着总共两次往返,因此数据到达时间为 0.48 秒(4 x 0.12 秒)。加上地面上的延迟,很可能需要半秒左右。然而,使用相同的数学方法,信号传输到 550 km 太空中的 Starlink 卫星只需要 0.0018 秒。乘以 4,得到的最小 ping 值是 0.072 秒,即 72 毫秒。

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卫星互联网有多可靠?

虽然卫星互联网的技术细节令人着迷,但归根结底,您为什么想要获得这项服务呢?简短的回答是您可能不想。如果您住在一个拥有良好(甚至像样)的陆地或蜂窝宽带服务的地区,Starlink、HughesNet 或 ViaSat 通常都无法在价格或性能上与现有选择竞争。

考虑每种服务的价格,以及下载带宽和理论上的最小延迟:

  • Starlink:90 - 500 美元/月,50-500 Mbps,72ms ping
  • Viasat:64.99 - 149.99 美元/月,25 Mbps,480ms ping
  • HughesNet:30-169.99 美元/月,12-100 Mbps,480ms ping

注意:价格/数据信息截止到 2023 年年中,不包括安装费或设备租赁费。Ping 是通过上述方法计算的最小值。

如果这些数字没有立即打动您,请访问 speedtest.net 并进行测试,记住您为服务支付的费用。我的下载速度是 369 Mbps,上传速度 11.09 Mbps,ping 是 9 ms。虽然对固定电话服务来说,这并不引人注目,但这也干掉了任何可用的卫星选择。

卫星互联网对没有宽带接入的社区非常有益。您可以选择通过卫星接入互联网,而不是等待服务提供商允许您连接到他们的宽带。遗憾的是,Starlink 仍只在某些地区推出其服务,但 Viasat 和 HughesNet 在美国大部分地区都可以使用。

卫星互联网的未来

不要指望卫星互联网很快就能取代陆地或蜂窝网络,但在某些情况下,它会成为蜂窝数据的补充。以 iPhone 14 的紧急短信服务为例,当地面蜂窝信号不可用时,该服务通过卫星传输数据。虽然还比较简陋,但可以想一想下一次迭代可能会是什么样子。卫星互联网接入正在船上、房车上和飞机上实现,因此我们可以期待这些功能很快会进一步扩展。

具体的技术进步包括,Viasat 最近发射了 ViaSat-3 卫星以提高网络性能,HughesNet 计划在今年晚些时候发射 Jupiter 3 卫星。HughesNet 首次推出了一个新的 Fusion 卫星互联网计划,该计划结合了地面和卫星互联网数据,以改善延迟。Viasat 公司则探索了用低地球轨道星群来补充地球静止轨道的数据传输。

其他公司正在进入或涉足卫星互联网领域,进一步推动创新。Amazon 正在准备其 Kuiper 低地球轨道卫星网络,而英国 OneWeb 卫星互联网提供商的星群中有 600 多颗卫星。我们还可以期待 Starlink 扩展其功能和覆盖范围。有趣的是,他们的合同甚至包括在月球和火星上的语言参考服务。

为什么卫星互联网是一项改变游戏规则的技术

虽然外地 Starlink 语言可能看起来过于雄心勃勃,但想想看,火箭垂直着陆在不久前还只发生在科幻小说中。看到这项技术在未来几年的发展,且在充分利用的情况下足以改变游戏规则,都令人兴奋不已。

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