Спутниковая задержка в сети SpaceX

Время задержки (англ. latency), или пинг, является для спутниковых сетей на низкой орбите огромным преимуществом по сравнению с сетями на геостационарной орбите (ГСО, 36 тыс. км над Землей). Для ГСО задержка определяется временем, когда радиосигнал достигнет спутника и вернется на Землю. Задержка в одном направлении составляет 300-400 миллисекунд, а пинг, то есть время нужное, чтобы дойти до сайта в интернете и вернуться, 600-800 миллисекунд (пинг равен двойному времени задержки). Большая задержка не только вносит большие проблемы для таких важнейших интернет-приложений как VPN-туннели, удаленный рабочий стол и даже телефонные разговоры, не говоря уже о компьютерных играх-шутерах, но и банально резко снижает скорость передачи информации по IP протоколу в канале, независимо от его формальной физической пропускной способности.

Рис. Скорость передачи информации по IP протоколу в зависимости от времени задержки для каналов различной пропускной способности.

Именно малая величины задержки (пинга) является ключевым элементом для низкоорбитальных сетей и их главным преимуществом по сравнению со спутниками, работающими на геостационарной орбите. Для SpaceX критично иметь пинг менее 100 миллисекунд, что является критерием для FCC при рассмотрении заявок на гранты из бюджета для подключения абонентов в сельской местности (программа RDOF). При большей задержке получить этот грант практически невозможно. Если говорить о размере задержки, то для абонента она формируется из задержки в спутниковой сети (между гейтвеем и абонентским терминалом) и задержки в наземной сети – от гейтвея до ЦУС сети Starlink – точки обмена трафиком и нужного абоненту сайта.

Задержка в спутниковом сегменте состоит из трех составляющих:

1. Задержка в космическом пространстве (задержка там 3-4 миллисекунды),
2. Аппаратная задержка при модуляции и демодуляции IP-трафика в радиосигнал (это 5-20 миллисекунд),
3. Задержка в назначении ЦУС места в кадре (суперфрейме) для передачи трафика от гейтвея/терминала. Для ряда режимов работы, например, в случае использования частот в режиме выделенного канала, эта задержка может быть равна нулю. Для режимов множественного доступа с разделением по времени (TDM) эта задержка может достигать десятков миллисекунд.

В связи с вышеизложенным, предположения некоторых авторов о том, что передача информации для торговли на бирже в сети Starlink может быть быстрее, чем в наземных оптических сетях, за счет использования нескольких скачков через спутник, однозначно ошибочны – из-за накапливания аппа­ратной ошибки при приземлении на гейтвей и новом подъеме на спутник.

29 сентября 2020 года SpaceX направила в FCC письмо, в котором привела данные, полученные при закрытом бета тестировании абонентских терминалов в августе-сентябре 2020 года. В письме приведен следующий график недельного тестирования группы в 30 терминалов, с передачей файлов в течение 15 секунд. Было проведено более 1 млн измерений времени задержки.

Как видно из графика в 95% случаев задержка была менее 42 миллисекунд, и в 50% менее 30 мс, что отлично подходит к требованиям программы RDOF, но вряд ли может быть использовано для организации высокочастотного биржевого трейдинга…