Starlink: Eine Rezension und einige Hacks

Nov 27, 2023

Ich könnte wahrscheinlich als SpaceX-Enthusiast beschrieben werden. Ich verfolge ihre Markteinführungen, wann immer ich kann, und habe die Entwicklung von Starship mit großem Interesse verfolgt. Der Nebeneffekt des wiederverwendbaren Startsystems von SpaceX ist jedoch, dass der Weg ins All viel billiger geworden ist. Überschüssige Startkapazitäten bedeuten, dass Raumfahrtprojekte, die zuvor nicht realisierbar waren, plötzlich zumindest plausibel werden. Einer davon ist Starlink.

Starlink ist der Satelliten-Internetdienst von SpaceX. Drahtloses und mobiles Internet haben an manchen Orten geholfen, aber wenn Sie wirklich in der Provinz leben, ist Satelliteninternet die einzige Option. Und obwohl Satelliten-Internet nicht gerade neu ist, ist Starlink etwas anders. Hughesnet, ein anderer Anbieter, verfügt über eine Handvoll Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn, die sich etwa 22.000 Meilen über der Erde befindet. Um Grace Hopper zu zitieren, die ein fast einen Fuß langes Stück Draht in der Hand hält, das eine Nanosekunde darstellt: „Zwischen hier und dem Satelliten liegen sehr viele Nanosekunden.“

SpaceX hat sich für etwas anderes entschieden. Was damals wie ein verrückter Wunschtraum erschien, planten sie, eine Satellitenkonstellation von 12.000 Vögeln zu starten, von denen einige bis zu einer Höhe von 214 Meilen fliegen. Der Nachteil eines so niedrigen Fluges besteht darin, dass sie nicht so lange im Orbit bleiben, aber SpaceX startet sie deutlich schneller, als sie herunterkommen. Bisher befinden sich fast 1.600 Starlink-Satelliten in einer kreuz und quer verlaufenden Umlaufbahn in einer Höhe von 342 Meilen (550 km).

Dieser hundertfache Höhenunterschied ist wichtig. Eine Hughesnet-Verbindung hat eine theoretische Mindestlatenz von 480 ms und liegt in der Realität eher bei 600 ms. Starlink prognostiziert ein theoretisches Minimum von unter 10 ms, obwohl die tatsächliche Leistung noch nicht ganz so niedrig ist. In den wenigen Wochen, in denen ich den Dienst in Anspruch genommen habe, sind die Ping-Zeiten von Mitte 60 auf 20 und 30 gesunken. So wie Starlink derzeit funktioniert, werden die Daten zum nächstgelegenen Satelliten und direkt zurück zur angeschlossenen Bodenstation übertragen. Der langfristige Plan sieht vor, dass die Satelliten über Laserverbindungen direkt miteinander kommunizieren können und dabei die Bodenstationen überspringen. Da die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum höher ist als in einem Glasfaserkabel, könnte das vollständig bereitgestellte System möglicherweise eine geringere Latenz als sogar Glasfaser-Internet haben, abhängig vom Standort des Endpunkts und der Anzahl der erforderlichen Sprünge.

Ich habe ein Starlink-Setup und habe den Beta-Service ausprobiert. Hier ist meine Erfahrung und ein Bonus-Hack obendrein.

Im Lieferumfang enthalten sind ein Router, ein PoE-Injektor, ein einfaches Stativ und „Dishy McFlatface“ – die innovative Satellitenschüssel mit einem fest angeschlossenen 100-Fuß-Ethernet-Kabel. Der Router selbst ist uninteressant und verfügt über eine Ersteinrichtungsseite zum Konfigurieren des WLAN und keine weiteren Konfigurationen. Von großem Interesse ist für mich jedoch die Tatsache, dass sich der Router als OpenWRT-Gerät meldet. Das Zerlegen des Gehäuses war ziemlich mühsam, da die Nähte fest sind und die Clips etwas versenkt sind. Sobald Sie es jedoch geschafft haben, gibt es einen Header, bei dem es sich wahrscheinlich um einen seriellen Port handelt.

Der PoE-Brick ist sehr interessant. Es verfügt über zwei Ausgänge. Einer versorgt den Router mit geringer Leistung, der andere Anschluss versorgt die Satellitenschüssel mit 56 V bei 1,6 A x 2. Für diejenigen, die zu Hause mitmachen, sind das knapp 180 Watt Leistung über ein Cat5e-Kabel. Ich habe noch keine andere PoE-Implementierung gefunden, die so viel Strom verbraucht, daher scheinen wir uns darauf zu beschränken, das mitgelieferte Netzteil für Dishy zu verwenden.

Die Schüssel selbst ist motorisiert und automatisch. Es gibt keine umständliche manuelle Eingabe, die bei anderen Gerichten erforderlich ist. Dishy bestimmt seinen Standort und seine Ausrichtung beim Booten und richtet sich automatisch in die richtige Richtung. Von dort aus lenkt die Phased-Array-Antenne den Strahl so, dass er die überfliegenden Satelliten präzise anvisiert.

Das größte Problem, mit dem man kämpfen muss, ist das Vermeiden von Hindernissen. Dishy benötigt eine klare Sicht zum Himmel und die verwendete EHF-Frequenz reagiert sehr empfindlich auf physische Hindernisse. Baumblätter reichen aus, um das Signal vollständig zu blockieren. Da das System mit sich ständig bewegenden Satelliten kommuniziert, ist das Himmelsfenster, das klar sein muss, recht groß. Kürzlich wurden einige Optimierungen hinzugefügt, um eine höhere Fehlertoleranz gegenüber Hindernissen zu gewährleisten, beispielsweise ein automatisiertes Failover auf einen sekundären Satelliten, wenn der bevorzugte Endpunkt nicht verfügbar ist. Das System mag irgendwann robust genug sein, um auch bei Hindernissen gut zu funktionieren, aber im Moment bedeuten Hindernisse immer noch Betriebsunterbrechungen, daher ist es wichtig, die Schüssel im Freien aufzustellen.

Es handelt sich nicht um Gigabit-Glasfaser, aber ich erreiche regelmäßig 200 Mbit/s im Downstream und 15 Mbit/s im Upstream. Die Ping-Zeiten sind so niedrig, dass die Latenz kein spürbares Problem darstellt.

Das heißt nicht, dass es keine Probleme gibt. Es gibt drei Hauptprobleme. Das erste sind die Aussteiger. Laut der integrierten Statistikseite haben Lücken in der Satellitenabdeckung in den letzten 24 Stunden zu Ausfallzeiten von fünf Minuten geführt, dazu kamen weitere zwei Minuten sonstiger Ausfallzeiten: zwei Neunen.

Es hört sich nicht nach viel an, aber diese Aussetzer verteilen sich hier und da über ein paar Sekunden und es ist irritierend. Ein zweites Problem sind ironischerweise Aktualisierungen. Während der Betaphase werden Updates automatisch installiert, was zu unvorhersehbaren Verbindungsabbrüchen führt.

Das letzte zu erwähnende Ärgernis ist, dass die IPv4-Konnektivität über Carrier Grade NAT (CGNAT) bereitgestellt wird. Mir ist derzeit 100.82.35.212 zugewiesen, was Teil des Adressraums ist, der speziell für CGNAT reserviert ist. Wichtig ist, dass es sich nicht um eine routbare Adresse handelt. Ich fragte mich, ob Starlink zwischen diesen Adressen weiterleiten würde, von einer Starlink-Verbindung zur anderen, aber bei meinen Tests wurden diese Pakete blockiert.

– Ping-Statistiken von google.com – 100 gesendete Pakete, 100 empfangene, 0 % Paketverlust, Zeit 99130 msrtt min/avg/max/mdev = 17,801/27,748/44,228/5,769 ms

Dennoch werden die Ping-Zeiten immer besser und die Aussetzer werden immer seltener, je mehr Satelliten gestartet werden. Die Firmware-Updates werden nach Ablauf der Beta-Phase wahrscheinlich besser kontrollierbar sein. Und obwohl Starlink kein routbares IPv4 ausgibt, weist es doch ein IPv6-Präfix zu, sofern Sie einen Router haben, der dies unterstützt. Sie unterstützen die Ausgabe statischer IPv4-Adressen oder IPv6-Präfixe noch nicht, aber es hört sich so an, als sei dies eine Funktion, die sie irgendwann unterstützen wollen.

Apropos eventueller Support: Sie sollten wissen, dass Starlink geoblockt ist. Sie haben die Welt in Zellen mit einem Durchmesser von etwa 24 Kilometern aufgeteilt und schalten eine nach der anderen Unterstützung für sie ein. Sie registrieren sich an Ihrer Heimatadresse für Starlink und Ihr Dishy wird der zugehörigen Zelle zugewiesen. Sie können abheben und sich bewegen, aber wenn Sie diese Zelle verlassen, funktioniert Ihre Verbindung nicht. Im Moment genügt eine Änderung Ihrer Serviceadresse, damit alles wieder funktioniert. Elon hat sich öffentlich dazu verpflichtet, es vollständig mobil zu machen, bis hin zur Aufrechterhaltung der Verbindung während der Fahrt.

Ja, soll später in diesem Jahr vollständig mobil sein, sodass Sie es überall hin mitnehmen oder in einem fahrenden Wohnmobil oder LKW verwenden können. Wir benötigen noch ein paar weitere Satellitenstarts, um eine vollständige Abdeckung zu erreichen, und einige wichtige Software-Upgrades.

– Elon Musk (@elonmusk) 15. April 2021

Was wäre das also für eine Hackaday-Rezension ohne einen cleveren Hack, der Starlink nützlicher macht? Mein vorhandenes Kabel-Internet ist eigentlich ziemlich gut: Die Geschwindigkeiten sind gut und die Latenz ist recht gering. Das größte Ärgernis ist, dass es nur IPv4 war. Starlink bietet eine hohe Geschwindigkeit, eine etwas schlechtere Latenz und keine routbaren IPv4-Adressen, nur IPv6. Seltsamerweise ist es dadurch die perfekte Ergänzung zum Kabel.

Das Interessante an IPv4 und IPv6 im selben Netzwerk ist, dass Adressierung und Routing völlig voneinander getrennt sind. Oder anders ausgedrückt: Es gibt keinen Grund, warum Ihr IPv4-Gateway dasselbe Gerät sein muss wie Ihr IPv6-Gateway.

Um dies zu erreichen, habe ich Dishy als zweites WAN-Gerät an meinen vorhandenen OpenWRT-Router angeschlossen. Ich musste eine IPv4-DHCP-Schnittstelle aktivieren, damit IPv6-DHCP funktioniert, und mir ist eine Option in der OpenWRT-Schnittstelle aufgefallen: „Standard-Gateway verwenden. Wenn diese Option deaktiviert ist, ist keine Standardroute konfiguriert.“ Diese Einstellung und ein paar andere Schalter, um die IPv6-Unterstützung wieder zu aktivieren, und ich hatte plötzlich IPv4-Internet von meinem Kabelanbieter und IPv6 von Starlink.

Ich weiß nicht, ob Sie jemals darüber nachgedacht haben, Ihr Netzwerk über zwei Internetverbindungen auszubalancieren, aber es ist ein entschieden nicht triviales Problem. Im Vergleich dazu ist ein Failover einfach: Sie erkennen einfach, wenn eine Verbindung ausfällt, und stellen sicher, dass Ihre Standardroute über die andere verläuft. Der Versuch, beide gleichzeitig zu verwenden, ist schwieriger, da der Router die Verbindungen verfolgen und dafür sorgen muss, dass die verschiedenen Verbindungen über die richtigen Leitungen laufen. Komplexe Webdienste können aus mehreren Verbindungen bestehen und es kann zu Problemen kommen, wenn der Dienst erkennt, dass Sie von verschiedenen IPs kommen. Durch die Aufteilung von IPv4 und IPv6 erhalten Sie einen kostenlosen Ausgleich, da nur einige Dienste IPv6-fähig sind. Sie profitieren außerdem von einem eingeschränkten Failover, da ein Großteil des Internets darauf ausgelegt ist, IPv6 auszuprobieren und auf IPv4 zurückzugreifen.

Wie ich eingangs erwähnt habe, gibt es im Router etwas, das wie ein Testpunkt aussieht, mit einem fehlenden SMD-Widerstand. Es ist sehr wahrscheinlich, dass hier eine serielle Schnittstelle zu finden ist. Hoffentlich sehen wir in der Zukunft einen Hack, bei dem wir den Widerstand und den Header hinzufügen und in den Router gelangen können. Wenn Sie genau wissen, welcher Stecker dort passt, lassen Sie es uns wissen.

Ein weiterer DIY-Trick, den Sie kennen sollten, ist, dass es sich bei dem mitgelieferten Kabel um ein Cat5e-FTP-Kabel (Foil Twisted Pair) für den Außenbereich mit 24 AWG-Leitern handelt. Das ist ziemlich normal für Outdoor-Ethernet.

Was bedeutet das? Sie können eine tragbare Installation durchführen, indem Sie einfach das 100 Fuß lange Kabel auf eine geeignete Länge kürzen und es selbst abschließen. Verlegen Sie entweder das Originalkabel oder ein anderes für den Außenbereich geeignetes Kabel und schließen Sie am Ende einen geerdeten Stecker an. Wenn Sie es in ein wasserdichtes Gehäuse stecken, erhalten Sie eine tragbare Lösung. Bereit für die Reise? Trennen Sie Dishy einfach vom Stromnetz und schon kann es losgehen, solange Sie in Ihrer Zelle bleiben. Es ist noch nicht perfekt, aber Starlink wird mit der Zeit immer besser. Zumindest aus meiner Sicht ist die Zukunft rosig. Jetzt muss ich nur noch irgendwo in den Bergen eine Hütte bauen und schon werden meine digital vernetzten Hideaway-Träume wahr.