打破物理极限？为什么低轨卫星 (LEO) 能把延迟干到 20ms？ - 教程

打破物理极限？为什么低轨卫星 (LEO) 能把延迟干到 20ms？

引言：告别 “太空延迟”

在很多人的印象里，卫星上网就意味着“卡顿”和“延迟”。若是你用过早期的 VSAT 卫星电话，那种说话后要等半秒钟对面才能听到的体验简直是噩梦。

但随着 Starlink（星链）、OneWeb 等低轨道卫星（LEO）星座的崛起，游戏规则变了。实测 20ms-50ms 的延迟资料，已经让它不仅能看视频，甚至能打 FPS 游戏和跑实时语音通话（VoIP）。

作为一个搞音视频开发的程序员，我不禁好奇：它们究竟是如何战胜物理距离的？对于我们写 RTP 传输代码的人来说，这又意味着什么？

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1. 距离的降维打击：从 36000 到 550

传统卫星之所以慢，是因为它们挂得太高了。

• 传统卫星 (GEO)：地球静止轨道，高度35,786 km。

• 72,000 公里。就是光走一个来回（地->空->地）就

• 仅光速的物理飞行时间就高达240ms。算上路由转发和编解码，RTT（往返时延）通常在600ms以上。这对于 TCP 握手和实时通话来说是灾难性的。

• 低轨卫星 (LEO)：高度 300~2000 km（Starlink 约 550km）。

• 这只是 GEO 高度的 1/60！

• 信号垂直上天的物理耗时仅需2-3ms。

• 实测 RTT：通常在 20ms - 50ms。这已经完全达到了地面 4G/LTE 网络的水平。

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2. 反直觉物理学：为什么卫星可能比光纤更快？

这里有一个非常硬核的物理知识点：光在真空中比在玻璃里跑得快。

当大家利用海底光纤跨洋通信时，光是在玻璃纤维（二氧化硅）中传播的。

• 光纤折射率：约为 1.5。
• 光纤中光速：$300,000÷1.5\approx 200,000km/s$。

而卫星之间的链路（星间激光链路）是在真空中传播的。

• 真空中光速：完整的 300,000 km/s。
• 速度提升：约 50%。

这意味着，虽然卫星路径是折线（上天 -> 卫星间横传 -> 下地），距离比海底光纤（近似直线）要长，但只要距离足够远（例如伦敦到纽约），“跑得快的折线”反而比“跑得慢的直线”耗时更短。

这就是为什么高频交易（HFT）公司对 LEO 卫星趋之若鹜——在金融世界，快 1ms 就意味着数百万美元的收益。

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3. 开发者的噩梦：Jitter 与 Handover

虽然延迟低了，但对于开发实时音频（RTP/RTCP）的我们来说，LEO 网络带来了一个新的挑战：极其频繁的切换（Handover）。

GEO 卫星相对于地面是静止的，连接非常稳定。但 LEO 卫星为了维持低轨道不掉下来，必须以7.6 km/s的高速绕地飞行。

• 现象：用户头顶的卫星每隔几分钟就会飞走，天线必须瞬间切换到下一颗卫星。
• 后果：网络抖动（Jitter）。在切换瞬间，可能会出现几十毫秒的丢包或乱序。

给音视频开发者的建议：

如果你的应用要在卫星网络下跑，传统的 Jitter Buffer 策略可能需要调整：

1. 自适应 Jitter Buffer：必须能够快速响应突发的时延尖峰（Spike）。如果你把 Buffer 设得太死（比如固定 50ms），切换卫星时声音一定会卡。
2. FEC (前向纠错)：卫星信道受雨衰（下雨干扰）影响大，丢包率比光纤高。在 RTP 包头增加冗余数据是必须的。

结语

低轨卫星并不是要取代光纤，但在偏远地区、海上作业或跨洋低时延场景下，它已经成为了一个许可在上面跑 VoIP 和 UDP 流的成熟网络层。

信号在几百公里高的真空中以光速狂奔的结果。就是下次当你看到 ping 值只有 30ms 时，别忘了那

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