马斯克星链计划遭质疑：延迟能否低于100毫秒？
编者按：本文来自微信公众号“InfoQ”（ID:infoqchina），作者：赵钰莹，36氪经授权发布。
1 事件回溯
北京时间 6 月 13 日，Starlink“星链计划”进行了第九次卫星发射。这次发射没有按照常规发射 60 颗 Starlink 卫星，而是混装了 3 颗 SkySat 卫星和 58 颗 Starlink 卫星。SpaceX 在升空后约 13 分钟部署了 SkySat 卫星（SkySat 卫星是美国 Planet 公司的高频成像对地观测小卫星星座，主要用于获取时序图像，制作视频产品，并服务于高分辨率遥感大数据应用），然后在升空后约 39 分钟部署了 58 颗 Starlink 卫星，而在 6 月 4 日上午 9 点 25，Starlink“星链计划”刚刚完成第八次卫星发射任务。
原计划每月一次的发射任务，这个月变成了两次。SpaceX 之所以这么着急，可能是因为夸下的海口要到期了——今年 4 月，马斯克曾在社交媒体称 星链版卫星互联网将在 3 个月内进行私人内测，即在今年 7 月开始提供私人 Beta 版服务。
按照马斯克的设想，这些星链卫星将替代光纤，为全球提供高速、稳定又便宜的网络连接。上网速度也能大幅提升，可以实现 1Gbps，是目前平均网速的 180 倍。这么看来，相较于在复杂地形上需要花费大量成本布线的地面光缆（比如在一些海拔较高的高山进行布线）而言，星链卫星方案要优秀很多，可惜这并没有得到美国联邦通信委员会（以下简称：FCC）的认可。
近日，FCC 开展了一项 160 亿美元（十年内每年 16 亿美元）的农村宽带计划，目的是召集一些供应商为农村地区提供网络连接，这些资金将用于项目实施。SpaceX 同样竞标了该项目，但其能否提供小于 100ms 的等待时间受到了 FCC 的严重质疑。
FCC 承认，Starlink 和其他 LEO（低地球轨道）提供商比在更高海拔运行的对地静止卫星具有优势，但其仍然严重怀疑是否所有低地球轨道网络都可以满足低延迟的竞标要求。
SpaceX 则表示，FCC 的怀疑没有根据。 实际上，SpaceX 的海拔高度为 335 到 354 英里（相比之下，对地静止系统为 21,750 英里），延时可以低于 20 毫秒，基本与有线互联网接近。 尽管 SpaceX 已经发射了约 480 颗卫星，但尚未提供商业服务，这些都让 SpaceX 很难说服 FCC，被认定为高延时并不会完全让 SpaceX 和其他 LEO 提供者失去资金，但至少会减少他们获得的金额。如果 SpaceX 可以在一个月内证明自己则还有希望。
2 马斯克星链计划何时商用？
目前，整个星链计划还停留在发射卫星的阶段，预计在今年底可以提供商业服务，只有正式商用，马斯克的“牛皮”才算是全部实现。根据 Starlink 网站的说法，由 SpaceX 经营的 ISP 计划将于 2020 年在美国北部和加拿大部署服务，到 2021 年迅速扩展到人口稠密的全球其他地区。
事实上，以 SpaceX 为代表的低地球轨道上的卫星不受更高轨道上的卫星较长传播时间的限制。这类服务提供商声称，由于卫星轨道的高度较低，其时延由物理定律决定了不会太高。在 FCC 看来，低地球轨道上的卫星比在更高高度运行的对地静止卫星具有“内在优势”，但特定客户所经历的等待时间不仅仅是传输中一个链路的物理问题，也可能会有其他因素影响时间。
过去十年，人类其实一直在探索低地球轨道卫星，国际上推出的主要用于民用通信用的中低轨道通信卫星系统计有美国摩托罗拉的铱星系统（iridium）、全球星系统（Global Star）和国际海事卫星组织的 P-21 系统等。铱星系统（铱星手机价格每部高达 3000 美元，加上高昂的通话费用。开业的前两个季度在全球只发展了 1 万用户，这使得铱星公司前两个季度的亏损即达 10 亿美元。尽管后来降低了收费，但仍未能扭转颓势）由于主导设计思想和经营管理方面的问题已于 2000 年 3 月停止运行，而后两者现在仍在使用中。
但是，不得不承认，当时的铱星系统已经发现了星链计划的优势，比如轨道低，传输速度快，信息损耗小。铱星系统采用的卫星处理和星际链路技术相当于把地面蜂窝网倒置在空中，从而使用户可不依赖地面网直接通信。这种卫星通信突破了地理位置的限制，无论是在荒无人烟的大漠，还是在波涛汹涌的海洋，从北极到南极，拨打一下卫星移动电话就能与其它任一电话接通，这种思想同样体现在马斯克的星链计划中。与其不同的是，马斯克的计划进行了升级。
面对高昂的成本问题，马斯克搞了火箭回收机制，传统火箭发射完就在大气层燃烧殆尽了，但马斯克的猎鹰九号可以循环利用，一只火箭的成本在数亿元不等，回收大幅降低了马斯克的成本。面对大众制造太空垃圾的指责，马斯克最新发射的卫星朝地面一侧搞成了黑色，以期减少可能造成的不良影响。
3 星链计划不止是民用
根据目前的计划，SpaceX 的目标不是取代 5G 或者 6G，而是为一些没有办法实现网络连接的偏远地区提供服务，可能是游轮、丛林、高山等等地段，听上去就不单单是为了民用，因为极端环境中居住的人类很少，因此不少网友担心会走上军用道路，星链计划最近获得美国军方订单的消息也引起了不少人的关注。
据外媒 spacenews 报道，美国陆军与 SpaceX 签署了一项协议：在军事网络中，测试使用 Starlink 来传输数据。这项协议签署于 5 月 20 日，并允许美国陆军在三年时间内使用 Starlink 的服务，美国陆军希望能够评估 Starlink 近地轨道互联网服务与军事系统连接的性能。
随着星链卫星宽带服务在未来几个月逐步由测试阶段过渡至运营阶段，安全性将成为 SpaceX 面临的一大关键难题，这也是本次合作中让双方担忧的话题。
Starlink 软件主管 Moran 分享了工程师们目前正在着手解决的具体问题，包括卫星、网关、本地“UFO-on-a-stick”终端等等。Moran 在答疑里写道，“我们设计的系统会对用户数据进行端到端加密，因此即使成功入侵卫星或网关，攻击者也无法拦截到其中的通信内容。我们系统中的所有硬件，包括卫星、网关、用户终端等，都只允许运行经过我们签名的软件，因此即使攻击者强行闯入，也无法获得持久的驻留点。”
如果卫星与地面失去联系，则将其编程为进入高阻力状态，从而坠入大气层销毁。为了确保此类问题不会影响最终用户，该网络被设计为多个卫星为单个用户提供服务的形式，以提供更多的容错能力。
“此外，我们还强化了系统内部，包括地面数据中心服务，使攻击者难以利用某一区域内的漏洞入侵其他区域。我们将继续努力，保证整体系统得到严密加固。虽然目前我们还有很多其他工作要处理（包括招聘新员工），但安全一直是我们非常重视的核心方向。”
对 SpaceX 而言，本次合作可能会让其在太空卫星方面获得更多自由和权限，对马斯克而言，出于商业考量，这是不错的开端。
左手造车，右手造网，马斯克的“火星移民计划”什么时候能够实现不得而知，但这个男人曾经吹的“牛皮”都在实现中。
参考链接：
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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