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衛星網路(低軌/同步軌道) Satellite internet (LEO, GEO)
原因 ID isp-satellite · 主要負責 外部(外部) · 協同 遊戲開發團隊(用戶端開發), 遊戲開發團隊(伺服器開發)
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衛星網路的電波必須往返太空。同步軌道衛星光是往返就超過 0.5 秒;Starlink 這類低軌衛星平時很快,但在重新分配路徑的瞬間延遲會忽高忽低,有時還會短暫中斷。
為什麼 在家中、船上或飛機上,透過同步軌道衛星、低軌衛星網路,或使用衛星的機上 Wi-Fi 連線 → 於是 同步軌道衛星高度約 36,000km,往返距離本身就很長;低軌衛星則以很短的週期重新分配終端設備、衛星、地面站之間的路徑,在那一瞬間會短暫出現延遲與封包遺失 → 畫面上 同步軌道衛星讓所有動作都有很大的輸入延遲;低軌衛星平時正常,但會每隔固定時間出現卡頓、瞬移
- 症狀
- 輸入延遲, 卡頓, 瞬移
- 因素
- 延遲, 抖動, 遺失
- 誰會遇到
- 只有我, 同一個家, 特定地區/電信業者
- 何時
- 一直都有, 固定週期
- 負責單位
- 主要負責 外部(外部) · 協同 遊戲開發團隊(用戶端開發), 遊戲開發團隊(伺服器開發)
- 遊戲開發團隊要做的事
- 用戶端:依抖動自動拉長內插緩衝,重複傳送輸入,以撐過短暫的封包遺失,顯示連線品質。伺服器:訂定判定區間與延遲補償上限時考慮衛星線路的延遲;逾時設定不要因 1 秒左右的空白就立刻把玩家踢出。
- 外部要做的事
- 告知玩家衛星網路的延遲可能很大或週期性飆高,建議競技類內容盡量使用地面有線網路。
- 數值參考
- 同步軌道(高度 36,000km)光是電波穿越太空的單程就要 260ms,往返超過 520ms(ITU-T G.114)。低軌的 Starlink 依官方資料(15 秒平均值),美國尖峰時段的中位數為 33ms,最差的 1%(p99)也低於 65ms(2024 年);量測研究則發現,每 15 秒重新分配路徑的瞬間延遲會改變,並出現不到 1 秒的短暫中斷。2018 年的機上網路量測中,衛星方式的往返延遲平均為 750ms。
- 圖表上
- 只有部分偏高 · RTT、抖動(依衛星網路業者 ASN)
- 查看位置
- 查看連線 IP 的 ASN 是否屬於衛星網路業者,另外畫出這些業者玩家的 RTT 分布與時間序列。從該 ASN 的 RIPE Atlas probe 持續 ping 伺服器幾分鐘,或請玩家開著 ping 量測飆高的間隔
- 符合的跡象
- 同步軌道業者的 RTT 一直超過 500ms;低軌業者平時為數十 ms,但約每 15 秒 RTT 改變一次或短暫中斷
- 不符合的跡象
- 不是衛星業者但 RTT 一直偏高時,是「傳播延遲(物理距離)」或「繞遠路的路由」;不規則飆高時,查 Wi-Fi、行動網路訊號
- 確認方式
- 用基礎設施工具確認(不需要遊戲程式碼)
- 深入了解
- 低軌衛星離地面近(Starlink 單段 1.8~3.6ms),平時延遲可能與地面線路相近。但地面站連上網際網路的出口(PoP)若離遊戲伺服器很遠,路徑就會拉長;若經衛星間的雷射鏈路繞行,延遲還會再增加。量測研究認為,15 秒週期的波動與衛星之間的切換無關,來自全球同一時刻進行的路徑重新分配。機上 Wi-Fi 的延遲依方式(衛星、地面基地台)差異很大,若使用同步軌道衛星,就會出現上述的長往返時間。
出處
- ITU-T G.114: One-way transmission time ITU
衛星區段的單程傳播延遲規劃值:高度 400km 為 12ms、14,000km 為 110ms、36,000km(同步軌道)為 260ms - Improving Starlink’s Latency Starlink
美國尖峰時段中位數 48.5ms→33ms,最慢的 1%(p99)超過 150ms→低於 65ms(2024 年),衛星單段傳播 1.8~3.6ms,經雷射鏈路繞行時延遲增加,地面站到網際網路接入點(PoP)的距離也是延遲因素 - A Multifaceted Look at Starlink Performance (WWW 2024) ACM
Starlink 每 15 秒在全球同一時刻重新分配路徑,在交界處延遲與處理量會波動,也會發生不到 1 秒的短暫中斷(與衛星之間的切換無關),終端設備↔衛星↔地面站區段延遲約 40ms - Mile High WiFi: A First Look at In-Flight Internet Connectivity (WWW 2018) ACM
機上網路 45 小時量測:往返延遲平均為地面基地台方式 200ms、衛星方式 750ms,衛星方式的遺失率中位數 7% - Probe Selection (RIPE Atlas REST API) RIPE NCC
依國家、地區、ASN、位址區段挑選 RIPE Atlas 量測的 probe,執行 ping、traceroute
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