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SpaceX的Starlink衛(wèi)星“太空激光器”在軌道上的首次測(cè)試成功，這是向“2.0版”星座升級(jí)的重要一步。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，這些“激光器”是一種具有極高帶寬上限的光學(xué)(光基)通信形式，能夠提供遠(yuǎn)距離大量數(shù)據(jù)的無(wú)線高速傳輸。在SpaceX公司過(guò)去16個(gè)月發(fā)射的715顆星鏈衛(wèi)星中，大約650顆是 1.0版的互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，用于在星座早期階段為有限的客戶(hù)群體服務(wù)。在SpaceX公司9月3日宣布這一消息之前，人們認(rèn)為這些衛(wèi)星都沒(méi)有包含激光互連，但現(xiàn)在我們知道，兩顆可能是在8月發(fā)射的“星鏈-9”或“星鏈-10”的一部分的衛(wèi)星已經(jīng)在軌道上成功地進(jìn)行了激光互聯(lián)測(cè)試。

自從首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克(Elon Musk)在2015年初首次透露SpaceX在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)方面的雄心以來(lái)，該公司的計(jì)劃就包括在該公司需要發(fā)射的數(shù)千顆衛(wèi)星的部分或全部之間實(shí)現(xiàn)某種形式的互聯(lián)。雖然功能性低地球軌道(LEO)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)星座在本質(zhì)上并不需要具備這種功能。但衛(wèi)星連接也有一些好處，它增加了衛(wèi)星的的復(fù)雜性，降低了成本。

與沒(méi)有激光互連的類(lèi)似網(wǎng)絡(luò)相比，激光互連最大的優(yōu)點(diǎn)是可以大大降低連接延遲(ping)。通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)的大量工作轉(zhuǎn)移到軌道上，在互連衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在理論上需要更少的路由即能到達(dá)終端用戶(hù)，從物理上縮短了數(shù)據(jù)的傳輸距離。光速(每秒300000千米)雖然很快，但如果我們想在地球兩極間傳輸數(shù)據(jù)，即便用最好的光纖，也無(wú)法避免延遲。

在沒(méi)有互連的情況下，Starlink和它的互聯(lián)網(wǎng)星座更像是個(gè)人用戶(hù)和固定地面站之間的中間人，然后將這些用戶(hù)連接到互聯(lián)網(wǎng)的其余部分。在這種情況下，星座的性能本質(zhì)上是通過(guò)地球現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)濾的，因此有必要在相對(duì)靠近網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的地方安裝地面站。如果一顆沒(méi)有互連的衛(wèi)星可以“看到”客戶(hù)(并因此與客戶(hù)通信)，但不能“看到”同一軌道有利位置的地面站，那么它就無(wú)法將這些通信與互聯(lián)網(wǎng)的其余部分連接起來(lái)。

這不是什么引人注目的事。正如SpaceX的早期Starlink星座已經(jīng)通過(guò)beta測(cè)試者證明的那樣，該網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠?yàn)閭€(gè)人用戶(hù)提供每秒100兆位(Mbps)的帶寬，其延遲時(shí)間大致相當(dāng)于一般的有線連接。其結(jié)果是：互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與現(xiàn)有的光纖服務(wù)基本相同。為了充分實(shí)現(xiàn)LEO互聯(lián)網(wǎng)星座比光纖更好的潛力，因此，高性能激光互連是必要的。

使用激光互連，連接丟失情況幾乎是不可能的。如果一顆活躍的衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)自己在為客戶(hù)提供服務(wù)時(shí)沒(méi)有地面站，它就會(huì)用激光將這些數(shù)據(jù)包發(fā)送到另一顆衛(wèi)星上，而這顆衛(wèi)星可以立即訪問(wèn)地面站。更好的一步是，經(jīng)過(guò)充分的優(yōu)化，用戶(hù)通信可以通過(guò)激光在距離用戶(hù)及其通信目的地最近的地面站之間來(lái)回路由。在真空中沿直線自由浮動(dòng)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中，除了一條直接、直線的光纖線路之外，沒(méi)有任何東西能與由此產(chǎn)生的延遲和路由效率相競(jìng)爭(zhēng)。

互連鏈路提供了最后一個(gè)顯著的好處：通過(guò)縮短等待時(shí)間，互連網(wǎng)絡(luò)將可以通過(guò)將距離地面站較遠(yuǎn)的用戶(hù)的連接通過(guò)其他衛(wèi)星路由到最近的地面站，從而為更大的地理區(qū)域提供服務(wù)。

SpaceX完全互連的Starlink 2.0版星座的目標(biāo)是將等待時(shí)間降低至8毫秒，并希望將單個(gè)連接的帶寬上限提高到千兆或更高。一旦Starlink v2.0衛(wèi)星設(shè)計(jì)完成并在軌道上進(jìn)行成功測(cè)試，SpaceX可能會(huì)結(jié)束v1.0的生產(chǎn)和發(fā)射，進(jìn)入從v0.9到v1.0之后的第二階段迭代。