「星鏈」故障連發，對中國衞星互聯網有何啟示？

轉自：中國科學報

今年7月以來，由馬斯克創立並運營的太空探索技術公司(SpaceX)旗下衞星互聯網服務「星鏈」（Starlink）接連發生軟件故障、服務中斷等大規模網絡故障，暴露了其在高速擴張過程中的技術與運營短板。作為全球最大的低軌衞星互聯網服務商，星鏈覆蓋140個國家、擁有600萬用户，其故障不僅影響民生服務，更對軍事通信和商業合作造成衝擊，折射出巨型星座發展中的「成長陣痛」。

近期，我國在20天內密集發射5批低軌道組網衞星，中國版「星鏈」建設也漸入高潮。衞星互聯網太空組網有哪些風險？應該如何做好保障、確保安全可用？本文就巨型低軌道星座的安全話題，探討相關問題與應對之策。

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星鏈故障追因：核心網軟件問題「重複發作」

7月24日，星鏈因核心網絡軟件服務故障，導致美國、歐洲、烏克蘭等全球6.1萬用户斷網2.5小時，烏克蘭前線軍事通信全面癱瘓（下簡稱「7月故障」）。星鏈官方承認系「內部關鍵軟件故障」，馬斯克致歉並承諾修復。時隔兩周后，8月19日，全球服務中斷信息聚合平臺Downdetector記錄到數千份中斷報告，影響範圍包括美國達拉斯、舊金山及南美、澳大利亞等地（下簡稱「8月故障」）。此次故障恰逢T-Mobile推出「星鏈直連手機」服務次日，嚴重衝擊了新業務的市場信任。

星鏈採用「衞星—地面站—核心網」三級架構，7月故障根源在於「針對地面計算集羣的軟件升級程序」，因流量重分配過載引發全網癱瘓。這一事件暴露了其核心網軟件動態調度能力的不足——低軌衞星過頂時間僅3~5分鍾，需實時切換數千顆衞星，軟件模塊的耦合性缺陷極易引發連鎖反應。

儘管星鏈未官方確認8月故障與7月故障的關聯性，但從表象看，兩次故障均發生在業務高峰期（7月烏克蘭戰事緊張、8月T-Mobile新服務上線），凸顯核心網對突發流量的容錯設計存在缺陷。7月故障后，星鏈承諾進行「根因分析並修復」，但8月故障的重複發生，説明其軟件架構未實現實質性解耦（如仍依賴單一核心服務模塊）。

綜上可以認為，8月故障是7月核心網軟件問題的「重複發作」，暴露了星鏈在巨型星座調度中的軟件架構缺陷。這提示我們，星鏈需從「航天快速迭代」模式轉向「通信級可靠性設計」，才能真正提供電信級服務水平。

如何讓中國版「星鏈」更安全？

中國版「星鏈」的網絡也採用與星鏈一樣的「衞星—地面站—核心網」三級架構，可通俗理解為一個三層協作的「太空信號系統」：天上的衞星是「移動信號塔」（天基基站+傳輸節點），既能發信號又能接力傳數據；地面上的地面站是「超級中轉站」（超級基站+智能網關），負責把衞星信號接到地面；核心網則是整個系統的「大腦中樞」，負責「誰能上網」「數據往哪傳」這些關鍵環節。

馬斯克星鏈接連出現故障，許多人將質疑的目光投向天上，認為太陽活動活躍導致星鏈上的衞星軌道穩定性受到衝擊，進而影響到了通信服務的連續性。其實，考慮到星鏈上的衞星數量多，就算少數幾個「罷工」，一般也不影響整體使用；而且衞星「罷工」墜落是正常的「老化」現象，屬於可預測的硬件生命周期問題，可以提前預判，故而衞星正常隕落不會給通信造成大麻煩。

因此，「星鏈」的安全性，關鍵還是要看核心網和地面站這兩部分。

衞星互聯網示意圖。圖片由AI生成

（一）核心網的安全祕訣：「多備份、能自愈」

先説説「大腦中樞」，核心網怎麼保安全？一般來講，核心網的安全祕訣是「多備份、能自愈」。就像給大腦裝了「備用零件」，出問題要能立刻補上。

其一做法是，多地備份「分大腦」。核心網不是一個孤零零的「大腦」，而是拆成了3~5個「分大腦」（區域節點）分管不同地區。它們之間可以用加密專線連起來，實時同步大家的上網信息。哪怕其中一個「分大腦」出故障，毗鄰的馬上接手，就不至於全網癱瘓。而且，「分大腦」下面還有「小大腦」（邊緣核心節點），管着更小的區域。「小大腦」出故障，「分大腦」也能直接頂上，減少問題擴散。

另一手段是，關鍵設備「一主一備」。核心網里分管用户登錄、數據路線的關鍵設備，都要一主一備，兩套設備實時同步信息。主用的設備「宕機」，備用設備在100毫秒內就能接過來，用户根本感覺不到。此外，負責存儲用户信息的數據庫也要「多處備份」，就算一個地方的數據丟了，其他地方的備份能立刻補上，保證登錄、認證等不受影響。

另外，核心網還要做到「智能規劃路線，數據丟了能重傳」。作為系統的大腦中樞，核心網會和衞星系統聯動，能夠提前預知衞星什麼時候飛過、從哪里飛過，進而為設備規劃最好的信號路線。要是某個「分大腦」太忙，可以自動把部分任務分給空閒節點，避免擁塞。同時，萬一數據在傳輸中丟了或者被篡改，核心網也要抓住衞星飛過的短暫時間，讓衞星重傳一次，保證數據完整。

（二）地面站安全要靠「三多」

再看地面「超級中轉站」，怎麼預防故障發生？

地面站是信號從太空到地面的「第一道關口」，它的安全靠「多站點、多設備、多線路」。一句話，設備、線站「多」了，就不怕單點出問題。

具體而言，有3條原則。一是，一個區域建多個站，避開災害區。同一個地區可建2~3個地面站，分散在不同地方——比如一個在海邊、一個在山里，這樣可避免地震或颱風等極端情況到來時全軍覆沒。另外，重要的「主中轉站」要在不同大區域備份，小範圍的「中轉站」可以一個主用一個備用，主用發生故障，備用設備30秒內就能接過來。

二是，設備出現問題，備用的要立刻頂上。地面站的天線、信號處理器這些關鍵設備，都要有「備胎」。比如主天線設備故障了，備用天線很快就能自動啟動；信號處理器也要「多備一個」，一個發生故障，其他的要能立刻接過來，就像雲計算一樣靈活。電源更是要正常電網、不間斷電源（UPS）、柴油發電機「三層保險」，就算停電，也能撐至少72小時設備不停機。

三是，多條數據線，斷一條換一條。地面站連到核心網的數據線，至少接兩條不同運營商的光纖。一條斷了，10秒內就要能切換到另一條；兩條都斷了，也還能靠微波、衞星傳送信號，保證「路」永遠通。

此外，系統也要實時「盯着」地面站狀態，哪個站太忙或者出現故障，就自動讓衞星把信號轉到附近的站，不會讓衞星飛過的時候「沒人接信號」。

總的來説，地面站靠「多地多設備備份」守住信號入口，核心網靠「多區域多備用」穩住全局調度，兩者配合就像給整個網絡裝上了「雙保險」——前端關口斷不了，后端大腦垮不了，共同織成一張「末梢抗斷、中樞抗毀」的安全網，讓大家用起中國版「星鏈」來更踏實。

從星鏈中汲取經驗和教訓

隨着通信事業的飛速發展，我國網絡的人口覆蓋率已超過98%，但網絡對國土面積的覆蓋率據估不超過40%，仍有大量的山地、草原、高原、戈壁、沙漠沒有網絡覆蓋。從1G模擬通信、2G數字通信、3G多媒體通信、4G寬帶多媒體通信到5G擁有的高寬帶、低時延、海量鏈接，留給6G迫切需要解決的就是無所不在的覆蓋問題，而這個問題的最終答案，筆者認為就是「衞星互聯網」。

2020年4月，國家發改委首次明確新型基礎設施的範圍，衞星互聯網被納入通信網絡基礎設施範疇。

而馬斯克的SpaceX 用實際行動向世人證明，火箭發射可以像汽車加油那樣重複使用，衞星製造也可以用流水線作業，衞星的價格可以降到數十萬美元量級，衞星發射可以一箭數十顆星排隊上天……所有一切能夠將衞星拉下「神壇」，真正為普通大眾服務的理想，都是非常有現實意義的。

回過頭來看此番SpaceX星鏈系統故障，給我們的啓發不少。馬斯克的航天實踐，堪稱對傳統思維的顛覆性突破。他以第一性原理為綱，將互聯網快速迭代邏輯注入航天領域，通過可重複使用火箭、巨型低軌星座星鏈等開創性探索，成功構建商業閉環，其成就值得稱道。但面向6G天地一體化無線泛在網絡，要提供電信級服務品質，星鏈在可靠性、穩定性等方面仍需補齊短板。

我國作為「追趕者」，既要深入汲取星鏈快速迭代、商業閉環的成功經驗，也要針對性規避其在網絡安全、服務連續性等方面的教訓，秉持成本與可靠性平衡原則，打造中國版「星鏈」，為我國下一代空天地網絡及「一帶一路」空天信息之路築牢根基。

（作者謝鷹系互聯網協會特聘專家、宇航學會衞星應用專委會委員、中訊郵電諮詢設計院有限公司首席衞星專家，本報記者趙廣立編輯整理）