前沿與網路的未來

低軌衛星網路(LEO satellite network)

/ LEE-oh /

想像你想在偏遠村莊、海上的船、或沒有纜線抵達的研究站使用網際網路。較舊的衛星網路用的是少數幾顆停在極高處的巨型衛星——約 36,000 公里外的地球同步軌道,所以訊號往返太空一趟就多出超過半秒的延遲,對任何互動式應用都很折磨。低軌衛星網路改用一群數千顆飛得很低的小衛星,離地只有幾百公里。離得近就意味著延遲小得多;但正因為飛得低,每一顆都會在幾分鐘內掠過天空,所以你需要一整個移動的衛星星系,才能讓至少一顆總是停在頭頂上方。

具體來說,一個低軌網路(Starlink 是著名的例子)在低軌道上放置數千顆衛星。你地面上的碟形天線會鎖定當下頭頂上方的那顆衛星,並在它落下時交遞給下一顆,很像手機在基地台之間交遞——只不過這裡是「基地台」在移動,而且移得很快。衛星可以把你的流量中繼到連著一般網際網路的地面站,而現代的衛星星系也用雷射連結讓衛星彼此直接相連,在天上組成一張網格。因為衛星離得這麼近,往返延遲可以落在數十毫秒,在非常長的距離上能與地面光纖長途路徑相競爭、甚至更好。

為什麼重要與困難之處:這把寬頻帶到了光纖在經濟上無法企及的地方。但它的路由問題是真正全新的。網路的節點不是固定的——每顆衛星都以每小時數千公里的速度移動,所以「誰能連到誰」的圖一直在變、連結按時程出現又消失,系統必須持續重新規劃路徑、重新瞄準天線。誠實的提醒:任何一個地點上方的容量是共享且有限的,天空正變得擁擠(引發對碰撞與天文觀測的疑慮),而且你仍然無法超越光速——延遲在非常長的連結上有改善,但一次衛星跳躍並非免費。

為你這片地區服務的一顆衛星,在落到地平線下之前只會在頭頂停留幾分鐘。你的碟形天線必須把你的連線無縫交遞給下一顆升起的衛星——一小時要交好幾次——同時網路不斷重新計算哪些衛星和雷射連結構成當前通往地面站的路徑。

這裡是「基地台」在動,所以整個拓樸都是移動中的目標。

低軌道能削減延遲,但無法廢除物理:某個區域上方的每位使用者容量是有限且共享的,所以低軌網路不是一條無限粗的管子,在密集地區它也會像任何其他接取網路一樣壅塞。

又称
LEO satellite networkLEO constellationStarlink低軌衛星星系