Penundaan Satelit di Jaringan SpaceX
Latency (bahasa Inggris latency), atau ping, adalah keuntungan besar untuk jaringan satelit di orbit rendah dibandingkan jaringan di orbit geostasioner (GSO, 36 ribu km di atas Bumi). Untuk GSO, penundaan satu arah adalah 600-800 milidetik dan ditentukan saat sinyal radio mencapai satelit dan kembali ke Bumi. Ping sama dengan dua kali waktu tunda. Latensi besar tidak hanya menimbulkan masalah besar untuk aplikasi Internet kritis seperti terowongan VPN, desktop jarak jauh dan bahkan percakapan telepon, belum lagi penembak game komputer, tetapi juga secara dramatis mengurangi kecepatan transmisi informasi melalui protokol IP di saluran, terlepas dari pada bandwidth fisik formal.
Ini adalah latensi rendah (ping) yang merupakan elemen kunci untuk jaringan LEO dan keunggulan utamanya dibandingkan satelit yang beroperasi di orbit geostasioner. SpaceX harus memiliki ping kurang dari 100 milidetik, yang merupakan kriteria untuk FCC saat mempertimbangkan permohonan hibah dari anggaran untuk menghubungkan pelanggan di daerah pedesaan (program RDOF). Dengan penundaan yang lebih lama, hampir tidak mungkin mendapatkan hibah ini. Jika kita berbicara tentang jumlah delay, maka untuk pelanggan itu terbentuk dari penundaan di jaringan satelit (antara gateway dan terminal pelanggan) dan penundaan di jaringan terestrial - dari gateway ke NCC jaringan Starlink - titik pertukaran lalu lintas dan situs yang dibutuhkan pelanggan.
Penundaan di segmen satelit terdiri dari tiga komponen:
- Delay di luar angkasa (ada delay 3-4 milidetik),
- Penundaan perangkat keras saat memodulasi dan mendemodulasi lalu lintas IP menjadi sinyal radio (ini adalah 5-20 milidetik),
- Penundaan dalam penetapan NCC tempat dalam bingkai (bingkai super) untuk transmisi lalu lintas dari gerbang / terminal. Untuk sejumlah mode operasi, misalnya, dalam kasus penggunaan frekuensi dalam mode saluran khusus, penundaan ini bisa sama dengan nol. Untuk mode akses ganda pembagian waktu (TDM), penundaan ini bisa puluhan milidetik.
Sehubungan dengan hal tersebut di atas, asumsi beberapa penulis bahwa transfer informasi untuk perdagangan di bursa saham di jaringan Starlink dapat lebih cepat daripada di jaringan optik terestrial, karena penggunaan beberapa hop melalui satelit, benar-benar keliru - karena akumulasi kesalahan perangkat keras saat mendarat di pintu gerbang dan pendakian baru ke satelit.
Pada 29 September 2020, SpaceX mengirim surat ke FCC, yang mengutip data yang diperoleh selama pengujian beta tertutup dari terminal pelanggan pada Agustus-September 2020. Surat tersebut berisi jadwal berikut untuk pengujian mingguan dari sekelompok 30 terminal, dengan transfer file dalam waktu 15 detik. Lebih dari 1 juta pengukuran waktu tunda telah dilakukan.
Seperti yang dapat Anda lihat dari grafik, dalam 95% kasus, penundaannya kurang dari 42 milidetik, dan dalam 50% kurang dari 30 ms, yang sangat sesuai dengan persyaratan program RDOF, tetapi hampir tidak dapat digunakan untuk mengatur perdagangan pertukaran frekuensi tinggi ...
Metode akses spektrum RF
Di antara metode akses terminal pelanggan ke spektrum frekuensi radio di satelit, dibedakan sebagai berikut:
- Dengan penetapan permanen pita frekuensi ke terminal.
- Demand Assigned Multiple Access.
Metode pertama jauh lebih sederhana dalam implementasi perangkat keras, sementara bagian tertentu dari spektrum frekuensi pada satelit ditetapkan ke setiap terminal.
Angka: Spektogram penggunaan sumber frekuensi dalam mode saluran khusus SCPC - Saluran Tunggal per jenis Pembawa
Keuntungan dari metode ini adalah kecepatan membangun sambungan - segera setelah antena terminal menunjuk ke satelit, transmisi informasi ke gateway dapat dimulai. Kerugian dari metode ini adalah bahwa segmen satelit digunakan secara tidak rasional, karena sebagian besar waktu terminal pelanggan tidak mengirimkan informasi, efisiensi (atau tingkat pemanfaatan) saluran semacam itu jarang melebihi 5%. Jadi, misalnya, jika paket layanan jaringan Starlink menjanjikan pelanggan kecepatan 100/40 Mbit / dtk, jumlah pelanggan maksimum saat menggunakan mode saluran khusus adalah 6 Gb / 100 Mbit = 60 pelanggan, yang membuat jaringan sangat tidak menguntungkan.
Prinsip kedua adalah akses beberapa pelanggan ke satu kanal frekuensi dengan pembagian waktu atau frekuensi.
Metode dengan akses grup (TDMA - Time Division Multiple Access, FDMA - Frequency Division Multiple Access, dll.), Terlepas dari kompleksitas implementasinya dan persyaratan sinkronisasi dalam mengirim paket dari terminal pelanggan, memungkinkan penggunaan rentang frekuensi jaringan beberapa puluh kali lebih efisien. dan mengirimkan puluhan kali lebih banyak informasi (lalu lintas pelanggan).
Angka: Skema akses sumber daya frekuensi satelit menggunakan akses grup TDM / TDMA.
Keuntungan lain dari sistem tersebut adalah dimungkinkan untuk memvariasikan kecepatan transfer data ke terminal terpisah dalam jangkauan yang luas - sistem memungkinkan Anda untuk mengarahkan hampir seluruh bandwidth stasiun gerbang ke satu terminal pelanggan. Namun, ini secara signifikan meningkatkan penundaan transmisi, karena Network Control Center (NCC) bertanggung jawab untuk menetapkan waktu dan tempat dalam bingkai untuk mengirim paket oleh terminal pelanggan, dan pertama-tama informasi yang diinginkan oleh terminal pelanggan X untuk online dan memulai transmisi harus pergi ke NCC, untuk diproses di sana, harus menentukan keberadaan slot kosong dalam bingkai di satelit terdekat (dan jika penuh, di satelit lain), dan informasi tentang frekuensi bebas akan dikirim ke gateway, dan dari itu ke terminal pelanggan.Hanya setelah itu mereka dapat mulai mentransmisikan, dan pada frekuensi ini terminal pelanggan hanya akan memancarkan selama waktu itu berada di mini-spot dengan polarisasi dan frekuensi tertentu, yaitu tidak lebih dari 6-7 detik, setelah itu terminal akan jatuh ke zona lain mini-beam, dengan frekuensi dan / atau polarisasi yang berbeda. Optimal jika informasi tentang volume lalu lintas yang dibutuhkan oleh pelanggan dilaporkan terlebih dahulu ke NCC, dan NCC akan dapat memesan slot dalam bingkai untuk terminal ini di semua titik mini di mana terminal pelanggan akan berada ketika satelit bergerak melewati rumah pelanggan. Jika ada peta jalan seperti itu dalam memori terminal pelanggan, dimungkinkan untuk menyediakan komunikasi tanpa batas dan tayangan video terus menerus di Internet.ketika berada di mini-spot dengan polarisasi dan frekuensi tertentu, yaitu tidak lebih dari 6-7 detik, setelah itu terminal akan jatuh ke zona mini-beam lain, dengan frekuensi dan / atau polarisasi yang berbeda. Optimal jika informasi tentang volume lalu lintas yang dibutuhkan oleh pelanggan dilaporkan terlebih dahulu ke NCC, dan yang terakhir akan dapat memesan slot dalam bingkai untuk terminal ini di semua titik mini di mana terminal pelanggan akan berada ketika satelit bergerak melewati rumah pelanggan. Jika ada peta jalan seperti itu dalam memori terminal pelanggan, dimungkinkan untuk menyediakan komunikasi tanpa batas dan tampilan video terus menerus di Internet.ketika berada di mini-spot dengan polarisasi dan frekuensi tertentu, yaitu tidak lebih dari 6-7 detik, setelah itu terminal akan jatuh ke zona mini-beam lain, dengan frekuensi dan / atau polarisasi yang berbeda. Optimal jika informasi tentang volume lalu lintas yang dibutuhkan oleh pelanggan dilaporkan terlebih dahulu ke NCC, dan yang terakhir akan dapat memesan slot dalam bingkai untuk terminal ini di semua titik mini di mana terminal pelanggan akan berada ketika satelit bergerak melewati rumah pelanggan. Jika ada peta jalan seperti itu dalam memori terminal pelanggan, dimungkinkan untuk menyediakan komunikasi tanpa batas dan tayangan video terus menerus di Internet.akan diberitahukan sebelumnya ke NCC, dan NCC akan dapat memesan slot dalam bingkai untuk terminal ini di semua titik mini di mana terminal pelanggan akan berada ketika satelit bergerak melewati rumah pelanggan. Jika ada peta jalan seperti itu dalam memori terminal pelanggan, dimungkinkan untuk menyediakan komunikasi tanpa batas dan tayangan video terus menerus di Internet.akan diberitahukan sebelumnya ke NCC, dan NCC akan dapat memesan slot dalam bingkai untuk terminal ini di semua titik mini di mana terminal pelanggan akan berada ketika satelit bergerak melewati rumah pelanggan. Jika ada peta jalan seperti itu dalam memori terminal pelanggan, dimungkinkan untuk menyediakan komunikasi tanpa batas dan tampilan video terus menerus di Internet.
Secara alami, ini meningkatkan kompleksitas peralatan gateway, terminal pelanggan, dan seluruh jaringan, yang membutuhkan kontrol terus menerus dari Pusat Kontrol, menjaga operasi sinkron semua gateway dan terminal pelanggan.
Untuk alasan umum, metode saluran khusus pertama lebih cocok untuk mengatur komunikasi untuk tugas-tugas militer / pemerintah, dan yang kedua adalah untuk menyediakan layanan kepada pelanggan komersial biasa. Saat ini tidak ada informasi tentang metode akses apa ke segmen luar angkasa dan detailnya akan digunakan dalam sistem Starlink. Namun, mengingat proyek Starlink asli dilakukan oleh orang-orang dari Broadcom, sebuah perusahaan yang mengkhususkan diri pada broadband terestrial dan 5G, protokol akses dapat diambil darinya.
Pada tanggal 29 September, SpaceX mengirim surat ke FCC, menanggapi komentar dari ViaSat tentang aplikasinya untuk mengubah jaringan StarLink, surat ini untuk pertama kalinya memberikan data pada format saluran satelit pada saluran ke terminal pelanggan:
Hingga saat ini, jaringan telah mengelompokkan terminal pengguna dalam kelompok 8 per bingkai radio, alih-alih 20 terminal per bingkai radio yang didukung sistem. Pilihan pengoperasian ini adalah untuk mendukung pengoptimalan dan pengujian jaringan yang sedang berlangsung, tetapi memiliki konsekuensi berupa penundaan 2,5 kali lebih lama antara bingkai radio untuk pengguna tertentu dalam sel yang terisi penuh, sesuai dengan ukuran grup yang lebih kecil. Yang penting, fitur perangkat lunak ini baru saja diaktifkan dan dirancang khusus untuk mengoptimalkan kecepatan di sel yang padat penduduk, meningkatkan throughput sekitar 2,5 kali lipat.
Berdasarkan paragraf ini, kita dapat menyimpulkan bahwa saluran tersebut menggunakan metode akses TDM.
Informasi tentang tambahan materi yang diterbitkan sebelumnya
...
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 1. Kelahiran proyek
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 2. Jaringan Starlink
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 3. Kompleks tanah
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 4. Terminal pelanggan
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 5. Status konstelasi Starlink dan beta tertutup
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 6. Pengujian beta dan layanan untuk pelanggan
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 7. Bandwidth Jaringan Starlink dan Program RDOF
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 8. Instalasi dan aktivasi terminal pelanggan
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 9. Layanan di pasar non-AS
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 10. Starlink dan Pentagon
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 11. Starlink dan Astronom
- Segala sesuatu tentang proyek Internet Starlink Satellite. Bagian 12. Masalah Starlink dan puing-puing ruang angkasa