你對Starlink（星鏈）的看法是什麼？一位居住在加拿大渥太華的網友Leask Wong在2021年透過SpaceX推進的Better Than Nothing Beta測試計劃中拿到了裝置，他以早期使用者的體驗，侃侃而談這個Starlink專案，一起來看看他的見解。
早在2020年，SpaceX就開始推進Better Than Nothing Beta測試計劃。2020年下半年，美國不少符合要求的地址收就收到了裝置。到2021年春天，加拿大南部地址的申請陸續透過。網友就是在這個時候拿到天線，開始體驗。這個過程中，深入瞭解了這套系統的工作方式以及一些背景資料。一番思索之後決定寫出來，給想折騰或者感興趣的朋友一個參考。整理這些資料的另外一個原因，也是因為很多人對於Starlink專案存在一些誤解，有無腦黑的，也有期望過高的。有覺得馬老闆有關的專案都是騙人的，有拿著很多年前PPT上老版本規劃資料在吹噓的，也有各種不切實際的盼望衛星接入會在短時間內給人類社會帶來諸如蒸汽機般產業革命的。因此做為早期的使用者，網友希望透過一些整理和分析，給大家更全面的認知。
現狀如何？
Starlink目前計劃先發射12，000顆衛星。其中1，500顆在550KM軌道，2，800顆在1，150KM軌道，7，500顆在340KM軌道。完成這個階段之後，將會安排另外30，000顆，最終達到42，000顆衛星，組成全球覆蓋。Starlink平均每週會進行一次發射，到撰文當日為止在軌衛星有1，320顆。每單顆衛星可以有效覆蓋2經度*2緯度的地表區域，當前主要有效覆蓋集中在美國高緯度和加拿大低緯度地區。在這一緯度區域的部分歐洲國家使用者也開始陸續收到邀請。更多關於衛星相關的資料可以查閱Wikipedia。
速度到底怎樣？
很多人關心Starlink的實際速度。這個問題比較複雜，Starlink最新的目標速度已經從1Gbps提升到10Gbps。當然，這估計需要等全部四萬顆衛星在軌才能實現。目前計劃中最近一次提速預期會發生在2021年下半年，計劃速度會穩定在300Mbps，延遲控制在20ms左右。以上都是畫餅，目前各地使用者的實際速度參差不齊。Raddit上有一個愛好者整理的測速列表，可以看到各地使用者的實際連線速度，做為參考。總體來說，目前訊號比較好的地區可以實現200Mbps下行，50Mbps上行，15ms延遲。網友自己的測速基本上符合這個結果，但是網友所在的地區，延遲會相對大一些，平均40ms。Starlink近期已經在測試提速能力，在訊號特別好的時候，網友測試到最高速度已經可以跑到400Mbps左右。
軌道
Starlink所使用的LEO（近地軌道）方案是與其他民用級衛星上網方案的最大區別。後來者Amazon的方案也學習了這一設計。於大家熟知35786KM的GSO（地球同步軌道）不一樣。大部分人造衛星工作在GSO，這是因為在這個軌道上衛星的旋轉角速度與地球同步，故稱同步軌道。同步軌道上，衛星相對地球是靜止的。所以星曆的調整，地面通訊站的對準等都相對容易，缺點是距離遠，通訊需要的功率比較高，因此就需要收發功率和體積都比較大的重型天線裝置。
需要考慮接收裝置體積和效率的方案中，都會傾向於採用更低的軌道，例如我們熟知的GPS，就使用了20180KM的較低軌道。缺點就是更低的軌道單星覆蓋的地表區域更小，要做到全球覆蓋就需要更大規模的衛星群。而且更低的軌道上，衛星的旋轉角速度就需要比地球更快，用高速帶來的離心力來平衡地球衛星之間的萬有引力，才能讓衛星懸停在固定的高度。因此越低軌道的衛星，就需要更高的繞地旋轉速度。
所以在沒有A-GPS的年代，傳統GPS裝置在定位之前獲得星曆來計算位置，是相當耗時的，往往需要幾分鐘到十幾分鍾才能完成首次定位。Starlink大量採用340~550KM軌道，衛星旋轉線速度達到17，500Mph，約每秒7。8km。
所以講了這麼多，需要理解的其實是，Starlink使用者端天線在通訊時並非是連線單一衛星的，而是對準整條衛星飛行軌道，然後相控天線根據所同步到的星曆，精準與飛過頭頂的衛星收發訊號。使用者請求的一個網頁，可能是透過頭頂飛過的若干個衛星分包傳輸回來，在天線內部暫存中拼接完再傳輸給使用者的。
而不是很多人想的那樣，頭頂固定一個衛星，透過固定的鏈路實現通訊。這個設計增加了客戶端天線的複雜度，必須使用相控天線陣列才能實現，而不能使用傳統的定向衛星天線。這是因為相控天線陣列支援波束賦形，更容易對準滑過天空的衛星。Starlink選了一個難度更大，但是更能帶來高頻寬和低延遲的方案。感興趣的話可以單獨瞭解下Starlink衛星的即時位置。
鏈路
Starlink設計了兩種鏈路。第一階段實現的是：
使用者⟷衛星⟷地面站⟷網站伺服器
以及目前正在演進的第二階段：
使用者⟷衛星⋯⋯衛星⟷地面站⟷網站伺服器
第二階段的方案主要引入了衛星與衛星之間的通訊，這一階段透過衛星之間的雷射通訊完成。粗略看沒多大區別，但是這才是Starlink整個方案中對核心體驗帶來最大期望的一環。在第一階段中，使用者的訪問請求會經由衛星轉發到最近的地面站，流量透過地面站轉發到目標伺服器，獲得響應之後原路返回。這個方案簡單，但是缺點很明顯，因為本質上和直接接入光纖沒有區別，而且還額外增加了使用者到衛星，衛星到地面站的延遲，完成一個迴路就需要增加至少4個額外的延遲環節。
最終依然透過傳統光纖實現主要路由，走完由使用者到網站的物理距離。而且更差的情況是第一個地面站沒有適合的路由，只能把請求轉到另一個衛星，由另一個衛星從其他地面站落地，於是就會出現反覆在地面站和衛星之間跳轉的情況。
目前Starlink整個方案中，通訊最慢的階段就是衛星和地面之間的這段，如果需要反覆在衛星和地面之間中繼，延遲將會徹底失控。第二階段方案中，網路流量將透過頭頂的衛星在真空中透過雷射在衛星之間轉發，並在最接近網站伺服器的地面站落地，主要透過衛星之間的鐳射路由走完物理距離。得益於真空中光速是光纖中光速的1。5倍，並且軌道上的衛星路由大機率可以得出距離更短，效率更高的轉發方案，因此最終延遲和頻寬都將比第一階段方案好，甚至可能優於傳統光纖接入。
2020年底開始發射的衛星已經具備星星間通訊能力，根據畫餅，完全星星間通訊實現以後，網路延遲可以控制在1。8ms*4也就是10ms量級。但是這要求衛星群覆蓋已經相當完善才有希望，目前距離所需要的衛星數量依然相當巨大。事實上目前有效工作的衛星主要集中在北緯度53度左右成鏈，這就是為什麼只有美加交界所在的地區可以獲得比較好的連線效果。另外，目前Starlink只能提供IPv4的連線方式，IPv6據說即將開放，但是沒有看到有官方的時間表。
需要什麼裝置才能收到網路？
Starlink的安裝相當簡單，你會收到一共3個主要裝置：天線，電源，路由器。
天線雖然看上去和一般衛星電視天線差不多，但是裡面的結構很不一樣。一般的民用衛星天線是把訊號反射到中央的接收器處理。Starlink的天線不是一個整體，而是一個密集的天線陣列。
天線在通電之後，會轉動到水平位置，然後開始尋找衛星飛行飛軌道，找到之後會轉到到對應的角度，然後鎖住衛星飛行的軌道。在衛星軌道和天線的相對位置發生變動之後，天線會轉動尋找新的可用軌道。這個尋找耗時幾十秒到幾分鐘不等，所以目前的天線設計是不能掛在移動中的載具上使用的。有訊息說，針對載具設計的天線已經在開發中，可以支援在車、船、飛機上使用Starlink接入。Starlink的天線執行Linux系統，有玩家已經有辦法連到除錯串列埠上監控天線的工作狀態，有完整的啟動log可供研究。
天線主機不單單完成衛星軌道的對準和追蹤，同時已經完成網路連線，實現了NAT，DHCP等服務，相當於碟子內其實已經有一個小路由器。天線硬體經過了幾個版本的迭代，目前收到的天線硬體版本依然是Beta，但是版本號已經比早期收到的使用者版本號更高。新版本的天線增加了電加熱融雪等功能。由於收到的時候渥太華已經進入冬天的尾巴，沒有經歷過大雪天，網友會在今年冬天的時候觀察一下融雪效能再補全此文。
Starlink電源以POE形式為天線和路由器供電，同時連通天線和路由器之間的線路。所以體驗上，只需要把網線接好，天線和路由器的供電就同時解決了。電源最高支援180W輸出，常規工作消耗大概在100W左右。
Starlink路由器其實比較雞肋，它不是個必須的裝置，而且有傳言路由器會在往後的版本被去掉。Starlink路由器和普通寬頻路由器區別不大，提供Wi-Fi（802。11a/n/ac），以及一個Ethernet介面。你可以把自己的路由器接到Starlink路由器下面，當然你也可以直接把自己的自己的路由器接到天線上，然後把Starlink路由器扔掉。有一點需要注意，Starlink路由器實現了一套gRPCAPI，用以即時訪問天線工作狀態，包括訊號強度，阻擋角度，阻擋強度，阻擋時間，衛星離線時間，Ping健康度等等資訊。實際上Starlink官方APP就是透過這組API工作的。網友利用業餘時間開發了一個命令列的Dashboard，用來監控天線的狀態，使用的也是路由器提供的這組API。
如果你直接拔掉Starlink路由器，你將無法監控天線狀態。雖然在穩定安裝後，完全不用關心這些資訊，體驗上和一般寬頻並沒有實質區別。
餅？
衛星上網並不是SpaceX發明的。最早做相關探索的是Iridium（銥星公司）。Iridium最初設計66顆衛星，從1997年開始發射，2000年破產，2001年重組。重組之後的第二代銥星（Iridium Next）從2017開始由SpaceX發射，一共75顆，能提供給單使用者的頻寬只有512kbps。另外，始創於加拿大渥太華的Telesat公司提出過一種298顆衛星的接入方案，聲稱2023年提供服務。
類似的方案還有英國One Web的648顆衛星的方案。One Web也經歷了破產和重組，也在逐步發射衛星，打算在2022年開始提供服務。以上這些競爭對手無論衛星規模，所使用的技術，覆蓋範圍和速度，都和Starlink的設計存在較大的距離。真正能和SpaceX正面競爭的是來自Amazon的Project Kuiper，該專案計劃發射3236顆近地軌道（590KM/610KM/630KM）衛星，使用類似於Starlink的高頻相控天線陣列，設計單使用者速率400Mbps，但距離可以實際使用還需要至少6年時間。
所以即便很多人不樂意看到馬斯克畫餅，但目前消費級別衛星上網方案中，Starlink是最可用，實際效果也是大大領先競品的，甚至費用也是最經濟的。當然，網友說的只是民用級別的方案。顯然這的確是未來接入方式的一種可行的探索。有人誇大其詞說衛星上網會替代光纖和5G。個人認為這在短時間內不會實現，甚至永遠不會發生。除非衛星通訊的成本會有戲劇性的下降。
在人口密集的區域光纖和 5G 的成本效益目前還是最好的。但在稍稍偏遠的區域，光纖的成本就會變得很高昂。這些地方可能會成為衛星上網服務更有競爭力的目標市場。但是恰恰是如 Amazon 這樣領域的公司參與近來，讓人覺得可能會給這個領域帶來一些新的可能性。理想情況下，將來衛星之間實現的路由有可能比地面路由總體距離更短，效率更高，所以也有人認為未來的骨幹網就在天上。但是這一切也還只是個餅。就目前這個規模，距離質變還有相當大的距離，甚至量變都尚未開始，各家只是剛剛開始探索而已。
說了這麼多，缺點到底是啥?
該網友已經不只一次在Twitter上說過，不建議大家現階段申請，Starlink只會給你發一個快遞，一切的安裝和除錯都需要自己搞定，你需要自己找到訊號好的角度安裝天線，如果你沒有一個農場那麼大的院子，或者靠近河邊的豪宅，對於大部分人的房子，符合安裝要求的只有屋頂。網友這裡說的屋頂是美加平民住宅區的屋頂，市區密集建築群基本上找不到符合條件的安裝地點。
Starlink目前需要地平線上大約25度以內不能有任何阻擋，包括樹梢都會讓訊號劣化。這個很容易理解，高頻無線電波繞過障礙物的能力很差。除了安裝很折騰之外，原理上目前穩定性也不能和光纖媲美。還需要考慮可能的惡劣天氣，風雨雷電雪帶來的影響。對於普通人來說，目前更可靠和便利的選擇還是以光纖為介質傳統寬頻。以網友所在的地區為例，120CAD月費正好等於1GB的寬頻月租。因此現階段，的確在用更多的錢購買一堆麻煩。因此網友很難向別人推薦這種目前更接近玩具的連線方式，除非你願意折騰，並且覺得有cool的地方，能夠樂在其中。
很多網友好奇：中國現在能用嗎？
到底中國能不能用？當前並不能，但是將來是可以的。目前官網上中國地址可以申請，官方預計2022開始邀請中國使用者測試。但是做為營運商，Starlink在中國也有合規性問題，也需要符合中國的規定。
目前來說只是一個玩具罷了！
目前的結論是，網友認為Starlink是一個很好的玩具，如果你對於衛星網路有體驗的熱情，想體驗一下不一樣的接入方式，你有一些折騰網路的經驗，有能力解決一些實際問題，完全可以申請體驗。另外Starlink遵循FCC的規定，提供30天全額退款時間，如果發現你所在的地區速度和穩定性不理想，可以申請退款。但是如果你只是簡單希望一個靠譜的鏈路，找本地口碑好的營運商，申請一條光纖是最簡單的可靠的方案，而且也不折騰，沒必要在現階段為一種探索中不穩定的上萬方案承擔風險，浪費時間，並且帶來可能的體驗劣化風險。
