Analyse einer Starlink-basierten Internetverbindung

Seit der Einführung neuer Technologien im Bereich des Mobilfunks und der Verwendung von 4G und 5G von einer breiten Masse an Konsumenten scheint es so, als ob sich diese Art der Internetverbindung im Konsumentenbereich durchsetzen würde. Jedoch hat Elon Musk’s Firma SpaceX mit deren satellitenbasierter Internetlösung Starlink diese Annahme in letzter Zeit relativiert.

Das Starlink-System besteht aus drei Teilen: Den derzeit über 1.600 Satelliten in Erdumlaufbahnen zwischen 540 und 570 Kilometern, den derzeit 92 über den Globus verteilten Bodenstationen sowie den Satellitenschüsseln und Access Points bei den Benutzern. In seiner Endausbaustufe soll das System aus über 40.000 Satelliten bestehen. Vereinfacht gesagt wird dem Benutzer über dessen Satellitenschüssel, den derzeit idealsten Satelliten und die derzeit idealste Bodenstation eine Verbindung zum Internet bereitgestellt.

Mithilfe einer von Stereo Media zur Verfügung gestellten Starlink-Satellitenschüssel und dem dazugehörigen Access Point konnte das System von einem Team der Fachhochschule Kärnten ausgiebig auf dessen Eignung für verschiedene Anwendungen getestet werden. Die wichtigsten Ergebnisse auf Basis der zwischen 2. und 15. Juni 2021 aufgenommenen Messdaten werden nachfolgend beschrieben.

Es konnten Spitzen-Datenraten von 330 Mbit/s im Download und 60 Mbit/s im Upload gemessen werden. Durchschnittlich wurden 170 bzw. 17 Mbit/s gemessen. Dies ist für das Streamen von Videos (beispielsweise von Netflix oder YouTube) bei weitem ausreichend. Die höchste gemessene Latenz zu einem Server in Wien betrug über 2 Sekunden. Jedoch blieb die Latenz in 98% der Zeit unter 90 Millisekunden, was für Anwendungen wie Videokonferenzen und Online-Computerspiele durchaus noch akzeptabel ist. Über einen Bobachtungszeitraum von etwa sieben Tagen wurde insgesamt eine Ausfallszeit von knappen 4 Stunden gemessen, was eine Ausfallsrate von etwa 2,4% ergibt. Die überwiegende Mehrheit dieser Ausfälle ist mit unter drei Sekunden sehr kurz, wodurch sie für die meisten Anwendungen nicht kritisch sind. Mit durchschnittlich 105 Watt und maximal 190 Watt ist die Leistungsaufnahme des beim Benutzer stationierten Systems allerdings vergleichbar mit einem modernen Flachbildfernseher und damit sehr hoch.

In weiterführenden Analysen wurde versucht, die Leistungsfähigkeit des Systems zu gegebenen Zeitpunkten mit der jeweiligen Satellitenkonstellation in Verbindung zu bringen. Einerseits konnte im Zuge dessen beobachtet werden, dass die Umschaltung zwischen den verwendeten Satelliten mit 15 Sekunden getaktet ist. Dieses Verhalten wurde dadurch festgestellt, dass sich eine Änderung der gemessenen Latenz immer mit diesem 15-Sekunden-Takt deckt. Andererseits wurde vermutet, dass die Ausfälle anhand der Satellitenkonstellation vorhersagbar sind und anzunehmen ist, dass sich dies mit zunehmender Satellitenanzahl zukünftig reduzieren wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Starlink eine interessante Alternative zu mobilfunkbasierten Internetverbindungen und teilweise sogar zu Festnetzverbindungen darstellt. Speziell in Gebieten mit eingeschränkter Netzabdeckung ist das System trotz der hohen Anschaffungskosten von ca. 560€ und der hohen laufenden kosten von monatlich ca. 100€ eine Überlegung wert. Zusätzlich zu den Vertragskosten sind auch noch die laufenden Stromkosten von monatlich etwa 17€ bei durchgehendem Betrieb zu beachten.

Eine detaillierte Analyse ist hier zu finden.

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4 Gedanken zu „Analyse einer Starlink-basierten Internetverbindung

  1. Hello dear Chu,

    I am a PhD student at Technical University of Munich under the supervision of Prof. Jörg Ott [1]. We have recently found your detailed Starlink performance report, which is quite insightful and we would like to ask sample pcap traces from Starlink to conduct our research work.

    One of my research is regarding reliable transport layer mechanism and we have been investigating upcoming LEO constellations, such as Starlink. I have a MS thesis student, who is trying to characterize and model a LEO link. To support this master thesis, could you mind sharing some pcap traces with us? This would help us a lot in the thesis since we are having difficulty finding real-life LEO measurements. The more the data trace, the more we can increase our confidence level in characterizing the link behavior.

    We would of course recognize your contribution to our study and ACK your work in the MS thesis as well as in a paper, if we end up publishing one.

    We look forward to your response and thanks for your support. Let me know if you would like to know more about our work or share your thoughts/experience,

    [1] https://www.in.tum.de/cm/home/

    Best Regards
    Aygün Baltaci

    1. Hello Aygün,

      Thank you for your comment. Of course, we would like to help out with some data. I’ll reach out to you via email shortly.

      BR,
      ChU

  2. Dear ChU,

    in the process of an upcoming study of transport protocols over LEO constellations at the German Aerospace Center (DLR), I was pointed to this very interesting study you and colleagues have conducted. I was wondering whether some of the data you collected could be made available. In particular, I was quite impressed by the the figures you collected and wanted to get some more insights into the performance deterioration one may suffer upon satellite handoff (in other words, what is the statistical distribution of service interruption times).

    Looking forward to hearing from you

    Best Regards,

    Tomaso de Cola

    1. Dear Tomaso,

      Thank you for your comment. Yes, of course! In the meantime, we have already produced a comparison report, which will be published on this site soon. I will reach out to you via email shortly, then we can discuss all further points.

      Best,
      ChU

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