SpaceX的卫星互联网发展之路

SpaceX 将推出Starlink 卫星互联网系统的重要下一步:把你能打线上游戏的网路品质带到地球每个角落。

如果你还没听说过的话,现在告诉你,世界正在经历一场如火如荼的新太空竞赛,目标是让还无法上网的「其他30 亿」人用大型宽频卫星通讯上网。这其中扮演领头羊的是SpaceX 旗下的StarLink 和OneWeb。这两家公司过去是合作伙伴,如今却为了通过竞标,把互联网带上太空轨道,在联邦通讯委员会(FCC)和Twitter 分别透过请愿书和贴文展开竞争。这种紧张局势并不难理解,对OneWeb 来说,让全球采用以太空为基础的互联网,对该公司生存极度重要。而对SpaceX 而言,这是为了伊隆・马斯克(Elon Musk)的火星计画募集资金的关键。

SpaceX的卫星互联网发展之路

两家公司去年都把他们的第一颗卫星送入轨道,但2020 年竞争将更加激烈。今年2 月,OneWeb 将发射一批多达34 颗的互联网卫星,并且之后还会再发射一波使其总数达到40 颗。SpaceX 的StarLink 目前已在轨道上有182 颗卫星,并计划从今年现在起再发射24 颗卫星。

到目前为止,SpaceX 和OneWeb 都只把互联网卫星用在测试(还有让马斯克透过互联网卫星推文),但SpaceX 指出,该公司今年夏天就有足够的卫星提供互联网服务了。而OneWeb 表示,该公司的「卫星系统」(constellation)能在今年年底上线服务。

当然,以太空为基础的互联网,不是什么了不起的新鲜事。像是Viasat、HughesNet、Iridium 这样的公司,数十年以来一直在发展相关技术。但下一代的互联网卫星发展可望比前几代都快得多,而且透过重新思考地球外的互联网,这样概念使得让地球上任何地方都可以使用网际互联网。

不管你从哪里得到卫星互联网,这些系统的基础都相同。使用者从家中的天线向卫星传送数据,卫星再把这些数据转传到地球上地面的中继站。此时,就像其他任何数据一样,收集到的数据会沿着全球互联网光缆传输,一旦到达目的地(像是Google 云端伺服器),就会把新的数据传回地面站,再发射到卫星,然后再发射回使用者的家。

美国最大的两家卫星互联网业者HughesNet、Viasat,都使用和汽车一样大的卫星来提供服务。它们在和地球运动速度一致的轨道运转,从地球表面观察的轨迹保持不变,因而被称为「对地静止卫星」。而且,他们具有每秒数百亿位元的互联网容量。这种方法的优势是,单颗卫星就能为整片大陆提供互联网服务,但缺点是得花费近半秒钟才能把讯号传回2 万2000 英里远的地球。这听起来也许不算很多,但大概是使用光纤互联网速度延迟速度的10 倍。卫星互联网的速度能让你看Netflix 的影片,但是速度还不够快,要玩线上游戏玩得也不够过瘾。

SpaceX 和OneWeb 采取的另一种方法是卫星群,把数百或数千颗卫星发射到距离地球几百英里的轨道上。为了覆盖全部地表,卫星会散布在围绕地球的几十个轨道间。例如,在最初的1500 个Starlink 卫星中,分成22 群在240 英里的高度上,部署在72 个不同的轨道;OneWeb 的卫星会占据12 个轨道,位在745 英里高度上,每个环有49个卫星。

Iridium 执行长麦特・戴施奇(Matt Desch)也指出,「新的太空公司并不是建构在令人难以置信的新科技上,他们实际上只是把具有数百束光束的一颗对地静止卫星,分解为接近地球轨道上的数百颗卫星。」

这种方法有它的问题在。首先,光从数字上来看,卫星的数量可说非常惊人。SpaceX 的Starlink 计画将发射近1 万2000 颗卫星,而OneWeb 一开始丢出的数字有648 颗。但这些数字只是用来参考,毕竟目前全球轨道真正在运行的卫星也只有约2000 颗左右。但随着1 月6 日Starlink 发射,SpaceX 将超越卫星摄影公司Plant,成为全球最多卫星的民间厂商。但天文学家很快就发现到,SpaceX 的卫星会反射很多光,可能破坏夜空,让他们难以观测星象。(SpaceX 表示,正在努力解决这个问题,最新一批Starlink 卫星也将测试抗反射涂层。)

另一个问题是与对地静止卫星相比,单颗卫星可以「看到」的地表面积实在小得多。这代表该系统需倚赖更多地面站,把卫星和全球互联网相连。确实,通信公司Viasat 推出的下一代卫星,将需要「数百个」地面站,才能让宽频互联网覆盖全球。但是,SpaceX 最近向联邦通讯委员会提交申请,最多可以支援100 万个地面站。

因为客户终端和卫星间的讯号只需传播几百英里而非上千英里,从结果上来看是减少了延迟。加上下载速度提高,包括OneWeb 和SpaceX 都预计可以提供每秒5000 万位元的速度,和美国平均互联网速度相当,保证你能够从太空提供的互联网玩《要塞英雄》。

还有待观察的是SpaceX 和OneWeb 怎么处理终端设备,这是客户和轨道上卫星的实际接触介面。两家公司都计划在终端设备使用相位阵列天线,这种相位阵列天线,会产生可操控的无线电波束,而不用移动天线。这让终端设备可以在卫星在头顶上飞行时追踪卫星,并在卫星间平稳传递讯号。

SpaceX 和OneWeb 都还没有说他们是怎么连线终端设备的,但这些和披萨盒大小相当的天线,对于他们卫星互联网事业的成功是重要的关键。Iridium 执行长戴施奇说明,终端设备很笨重,若价格过高,将如1990 年代电信卫星系统先驱Globalstar 般导致倒闭。如果SpaceX 或OneWeb 的终端设备太昂贵或太复杂,以致客户无法顺利安装,像Globalstar 一样的命运将等着SpaceX 或OneWeb。

SpaceX 总裁葛温・萧特威尔(Gwynne Shotwell)在10 月时向记者阐述Starlink 的终端设备:「我们还得做很多事,才能让它运作顺畅。我们在使用者终端进行的工程越多,需要雇用的服务人员就越少,认识马斯克的人都知道,他希望世上一切事物都变得美丽,因此我们也会致力把用户终端变得美丽。」

不过,即便这两家公司设法解决所有科技和美学方面的障碍,也不清楚市场是否足够大,足以营运这些卫星。戴施奇说,「他们就是要跟Verizon、Comcast、AT&T 等有线宽频竞争。」这代表他们将不得不大幅降低卫星互联网的价格,毕竟卫星互联网过去一直是昂贵的商品。同时,还有亚马逊、Telesat 等其他公司,也在研究大型宽频卫星通讯上网。

卫星互联网市场竞争前所未有的激烈。这对于急需互联网的农村人口而言,是个好消息。但除非有人能弄清楚卫星互联网如何才能盈利,否则我们可能永远不会需要火星上的Wi-Fi 密码。

本文来自INSIDE,经授权后发布,本文观点不代表沙鸥科讯立场,转载请联系原作者。

联系我们

Email: editor01@scieau.com