Starlink: レビューといくつかのハック

Nov 27, 2023

私はおそらく、SpaceX の愛好家だと言えるでしょう。 私はできる限り彼らの打ち上げを目撃し、Starship の開発を非常に興味深く見守ってきました。 しかし、SpaceX の再利用可能な打ち上げシステムの副作用は、宇宙への行き方がずっと安くなったということです。 打ち上げ能力に余裕があるということは、これまで実現不可能だった宇宙プロジェクトが突然、少なくとも実現可能になることを意味します。 そのうちの 1 つがスターリンクです。

Starlink は、SpaceX の衛星インターネット サービスです。 一部の地域では無線インターネットと携帯電話インターネットが役に立ちましたが、本当に辺鄙な生活をしているのであれば、衛星インターネットが唯一の選択肢です。 衛星インターネットはまったく新しいものではありませんが、Starlink は少し異なります。 別のプロバイダーである Hughesnet は、地球上空約 32,000 マイルの静止軌道上に少数の衛星を持っています。 ナノ秒を表すほぼフィートの長さのワイヤーを持ったグレース・ホッパーの言葉を借りれば、「ここと衛星の間には、非常に多くのナノ秒があります。」

SpaceX は少し違うことをすることにしました。 当時は非常識な夢物語のように思えたが、彼らは 12,000 羽の鳥からなる衛星群を打ち上げることを計画し、そのうちのいくつかは高度 344 マイルの低空を飛行した。 非常に低く飛行することの欠点は、軌道上に長く留まらないことだが、SpaceXは落下よりもはるかに速く打ち上げている。 これまでのところ、約 1,600 基のスターリンク衛星が上空 342 マイル (550 km) で交差するパターンで軌道上にいます。

この100倍の高度差が重要です。 Hughesnet 接続の理論上の最小遅延は 480 ミリ秒ですが、実際には 600 ミリ秒近くになります。 Starlink は、理論上の最小値は 10 ミリ秒未満であると予測していますが、実際のパフォーマンスはまだそれほど低くありません。 私がサービスを利用してから数週間で、ping 時間は 60 秒台半ばから 20 秒台、30 秒台にまで低下しました。 Starlink の現在の動作方法では、データは最も近い衛星に送信され、接続されている地上局に直接戻されます。 長期的な計画は、衛星が地上局を経由せずに、レーザーリンクを介して相互に直接通信できるようにすることです。 真空中では光ファイバーケーブルよりも光の速度が速いため、エンドポイントの場所と必要なホップの数によっては、完全に展開されたシステムはファイバーインターネットよりも遅延が低くなる可能性があります。

Starlink をセットアップし、ベータ サービスを試しています。 これが私の経験とおまけのハックです。

箱の中には、ルーター、PoE インジェクター、シンプルな三脚、そして 100 フィートのイーサネット ケーブルが恒久的に取り付けられた革新的なパラボラアンテナである「Dishy McFlatface」が含まれています。 ルーター自体は興味のないもので、WiFi を構成するための初期セットアップ ページがあり、それ以上の構成はありません。 ただし、私にとって非常に興味深いのは、ルーターが自身を OpenWRT デバイスであると報告しているという事実です。 縫い目がしっかりしていて、クリップが少し凹んでいるので、ケースを分解するのはかなり骨が折れました。 ただし、アクセスすると、シリアル ポートと思われるヘッダーが表示されます。

PoE ブリックは非常に興味深いものです。 2つの出力があります。 1 つのポートはルータに低電力を供給しますが、もう 1 つのポートは 1.6 A x 2 で 56 V をパラボラアンテナに供給します。自宅でこれを続ける人にとって、これは Cat5e ケーブル経由の 180 ワット弱の電力に相当します。 これほど多くの電力を供給できる PoE 実装は他にまだ見つかっていないため、Dishy には付属の電源を使用することに限定されているようです。

皿自体は電動で自動です。 他の料理に必要な面倒なマニュアルの指示はありません。 Dishy は起動時にその位置と方向を決定し、自動的に適切な方向を指します。 そこから、フェーズド アレイ アンテナがビームを操縦して、上空を飛ぶ衛星を正確に狙います。

取り組むべき最大の課題は障害物を避けることです。 ディッシーには空がはっきりと見える必要があり、使用されている EHF 周波数は物理的障壁の影響を非常に受けやすいです。 木の葉は信号を完全に遮断するのに十分です。 このシステムは継続的に移動する衛星と通信するため、晴れている必要がある空の窓は非常に広いです。 最近、優先エンドポイントが使用できない場合のセカンダリ サテライトへの自動フェイルオーバーなど、障害に対する耐障害性を高めるためにいくつかの最適化が追加されました。 システムは最終的には障害物があってもうまく機能するほど堅牢になるかもしれませんが、現時点では依然として障害物はサービスの中断を意味するため、ディッシュを屋外に設置することが重要です。

ギガビット ファイバーではありませんが、定期的に下り 200 Mbps、上り 15 Mbps が得られます。 ping 時間は十分に短いため、遅延は目立った問題にはなりません。

何も問題がないわけではありません。 主な悩みは3つあります。 1つ目はドロップアウトです。 内蔵の統計ページによると、衛星受信範囲のギャップにより、過去 24 時間で 5 分間のダウンタイムが発生し、さらに 2 分間のその他のダウンタイムが発生しました (ツー ナイン)。

大したことのようには聞こえませんが、これらのドロップアウトが数秒にわたってあちこちに広がり、イライラさせられます。 2 番目の問題は、皮肉なことに、アップデートです。 ベータ期間中はアップデートが自動的にインストールされるため、予期しない切断が発生します。

最後に言及すべきイライラは、IPv4 接続がキャリア グレード NAT (CGNAT) を使用して提供されることです。 現在、100.82.35.212 が割り当てられています。これは、CGNAT 用に特別に確保されているアドレス空間の一部です。 重要なのは、これはルーティング可能なアドレスではないということです。 Starlink がこれらのアドレス間で、ある Starlink 接続から別の Starlink 接続にルーティングするのかと疑問に思いましたが、テストではこれらのパケットはブロックされました。

— google.com ping 統計 — 送信パケット数 100、受信パケット数 100、パケット損失率 0%、時間 99130msrtt min/avg/max/mdev = 17.801/27.748/44.228/5.769 ms

それでも、より多くの衛星が打ち上げられるにつれて、ping 時間は改善されており、ドロップアウトはますます減少しています。 ベータ期間が終了すると、ファームウェアのアップデートはより制御しやすくなる可能性があります。 また、Starlink はルーティング可能な IPv4 を配布しませんが、IPv6 プレフィックスをサポートしているルーターがある場合は、IPv6 プレフィックスを割り当てます。 静的 IPv4 アドレスや IPv6 プレフィックスの配布はまだサポートされていませんが、これは最終的にサポートする予定の機能のようです。

最終的なサポートについて言えば、Starlink はジオロックされていることを知っておく必要があります。 彼らは世界を直径約 15 マイルのセルに分割し、一度に 1 つずつサポートを開始しています。 自宅の住所で Starlink に登録すると、Dishy が関連するセルに割り当てられます。 拾って移動することはできますが、そのセルの外に出ると接続が機能しなくなります。 現時点では、サービスアドレスを変更するだけで再び動作できるようになります。 Elon は、移動中でも接続を維持することを含め、完全にモバイルにすることを公に約束しました。

そうですね、今年後半には完全にモバイル化されるはずなので、どこにでも移動したり、走行中の RV やトラックで使用したりできます。 競合するカバレッジといくつかの重要なソフトウェアのアップグレードを達成するには、あと数回衛星を打ち上げる必要があります。

— イーロン・マスク (@elonmusk) 2021 年 4 月 15 日

それでは、Starlink をより便利にするための巧妙なハックがなければ、これはどのようなハッカデイ レビューになるでしょうか? 私の既存のケーブル インターネットは実際にはかなりまともです。速度は良好で、遅延もかなり低いです。 最大の問題は、IPv4 のみだったということです。 Starlink の速度は優れていますが、遅延はわずかに悪く、ルーティング可能な IPv4 アドレスはなく、IPv6 のみです。 奇妙なことに、それはケーブルを完璧に補完するものになります。

同じネットワーク上に IPv4 と IPv6 がある場合の興味深い点は、アドレス指定とルーティングが互いに完全に分離されていることです。 別の言い方をすると、IPv4 ゲートウェイが IPv6 ゲートウェイと同じデバイスである必要がある理由はありません。

これを実現するために、Dishy を 2 番目の WAN デバイスとして既存の OpenWRT ルーターに接続しました。 IPv6 DHCP を機能させるには IPv4 DHCP インターフェイスを有効にする必要があり、OpenWRT インターフェイスに「デフォルト ゲートウェイを使用します。チェックを外した場合、デフォルト ルートは設定されません。」というオプションがあることに気付きました。 この設定と、他のいくつかのスイッチで IPv6 サポートをオンに戻すと、突然、ケーブル会社から IPv4 インターネットが提供され、Starlink から IPv6 が提供されるようになりました。

2 つのインターネット接続間でネットワークのバランスを取ることを検討したことがあるかどうかはわかりませんが、これは明らかに簡単な問題ではありません。 それに比べると、フェイルオーバーの実行は簡単です。一方の接続がダウンしていることを検出し、デフォルト ルートがもう一方の接続を通過するようにするだけです。 両方を同時に使用しようとすると、ルーターは接続を追跡し、さまざまな接続が適切なパイプを通過し続ける必要があるため、より困難になります。 複雑な Web サービスは複数の接続で構成されている場合があり、サービスが異なる IP からの接続を認識すると問題が発生する可能性があります。 一部のサービスのみが IPv6 対応であるため、IPv4 と IPv6 を分割すると、無料でバランスを取ることができます。 また、インターネットの多くは IPv6 を試行し、IPv4 にフォールバックするように構築されているため、フェイルオーバーも制限されます。

最初に述べたように、ルータにはテスト ポイントのようなものがあり、SMD 抵抗がありません。 ここにシリアル ポートがある可能性が非常に高いです。 将来的には、抵抗器とヘッダーを追加してルーターに侵入できるハックが登場することを期待しています。 どのコネクタがそこに適合するかを正確に認識している場合は、お知らせください。

知っておくべきもう 1 つの DIY トリックは、付属のケーブルが 24 AWG 導体を備えた Cat5e 屋外定格 FTP (フォイル ツイスト ペア) ケーブルであることです。 これは、屋外定格のイーサネットでは非常に標準的なものです。

これはどういう意味ですか？ 100 フィートのケーブルを使いやすい長さに切断し、自分で終端するだけで、持ち運び可能な設置を行うことができます。 元のケーブルまたは別の屋外定格ケーブルを配線し、その端に接地ジャックを取り付けます。 防水ケースに入れれば、持ち運び可能なソリューションが完成します。 出発する準備はできていますか? セル内にいる限り、Dishy のプラグを抜くだけで準備完了です。 まだ完璧ではありませんが、Starlink は時間の経過とともに改善されています。 少なくとも私の観点からは、未来は明るいです。 あとは山のどこかに小屋を建てるだけで、デジタルでつながった隠れ家の夢が実現します。