“星舰”回收。图片来源：星链官网

■谢鹰

今年7月以来，由埃隆·马斯克创立并运营的美国太空探索技术公司（SpaceX）旗下卫星互联网星链接连发生大规模网络故障，暴露了高速扩张过程中的技术与运营短板。作为全球最大的低轨卫星互联网服务商，覆盖140个国家、拥有600万用户的星链发生故障，不仅影响民生服务，也对军事通信和商业合作造成冲击，折射出巨型星座的“成长阵痛”。

近期，我国密集发射5批低轨道组网卫星，中国版“星链”建设也渐入高潮。那么，卫星互联网太空组网有哪些风险？应该如何做好保障、确保安全可用？

星链故障追因：核心网软件问题“重复发作”

7月24日，星链因核心网络软件服务故障，导致美国、欧洲等全球6.1万用户断网2.5小时。星链官方承认系“内部关键软件故障”，马斯克致歉并承诺修复。

8月19日，全球服务中断信息聚合平台Downdetector记录到数千份中断报告，影响范围包括美国达拉斯、旧金山及南美、澳大利亚等地。此次故障恰逢T-Mobile推出“星链直连手机”服务次日，严重打击了新业务的市场信任。

星链采用“卫星-地面站-核心网”三级架构，7月故障根源在于“针对地面计算集群的软件升级程序”，因流量重分配过载引发全网瘫痪。这一事件暴露了其核心网软件动态调度能力的不足——低轨卫星过顶时间仅3至5分钟，需实时切换数千颗卫星，软件模块的耦合性缺陷极易引发连锁反应。

尽管星链未官方确认8月故障与7月故障的关联性，但从表象看，两次故障均发生在业务高峰期，凸显核心网对突发流量的容错设计存在缺陷。7月故障后，星链承诺进行“根因分析并修复”，但8月故障的重复发生，说明其软件架构未实现实质性解耦。

可以认为，8月故障是7月核心网软件问题的“重复发作”，暴露了星链在巨型星座调度中的软件架构缺陷。这提示我们，星链需从“航天快速迭代”模式转向“通信级可靠性设计”，才能真正达到电信级服务水平。

如何让中国版“星链”更安全

中国版“星链”的网络采用与星链相同的“卫星-地面站-核心网”三级架构，可通俗理解为一个三层协作的“太空信号系统”。卫星是“移动信号塔”（天基基站+传输节点），既能发信号又能接力传数据；地面站是“超级中转站”（超级基站+智能网关），负责把卫星信号接到地面；核心网则是整个系统的“大脑中枢”，负责“谁能上网”“数据往哪里传”这些关键环节。“星链”的安全性，关键是看核心网和地面站这两部分。

先说“大脑中枢”怎么保安全。一般来讲，核心网的安全秘诀是“多备份、能自愈”。就像给大脑装了“备用零件”，出问题能立刻补上。

一个做法是多地备份“分大脑”。核心网不是一个孤零零的“大脑”，而是拆成3至5个“分大脑”（区域节点）分管不同地区。它们之间可以用加密专线连起来，实时同步用户的上网信息。即使其中一个“分大脑”出故障，倘若毗邻的“分大脑”马上接手，就不至于全网瘫痪。“分大脑”下面还有“小大脑”（边缘核心节点）管着更小的区域。“小大脑”出故障，“分大脑”也能直接顶上，减少问题扩散。

另一做法是关键设备“一主一备”。核心网里分管用户登录、数据路线的关键设备都要一主一备，两套设备实时同步信息。主用设备“宕机”，备用设备在100毫秒内就能接过来，用户根本感觉不到。此外，负责存储用户信息的数据库也要多处备份。

另外，核心网还要做到“智能规划路线，数据丢了能重传”。核心网会和卫星系统联动，提前预知卫星什么时候飞过、从哪里飞过，进而为设备规划最好的信号路线。要是某个“分大脑”太忙，可以自动把部分任务分给空闲节点，避免拥塞。同时，万一数据在传输中丢了或者被篡改，核心网也要抓住卫星飞过的短暂时间，让卫星重传一次，保证数据完整。

再看地面“超级中转站”怎么预防故障发生。地面站是信号从太空到地面的“第一道关口”，它的安全靠“多站点、多设备、多线路”来保障。具体而言有3条原则。

一是一个区域建多个站，避开灾害区。同一个地区可建两三个地面站，分散在不同地方，可避免地震或台风等极端情况发生时全军覆没。另外，重要的“主中转站”要在不同大区域备份，小范围的“中转站”可以一个主用一个备用。

二是设备出现问题，备用的立刻顶上。地面站的天线、信号处理器这些关键设备都要有“备胎”。比如，主天线设备发生故障，备用天线很快就能自动启动；电源更要有正常电网、不间断电源、柴油发电机“三层保险”，就算停电也能保证至少72小时设备不停机。

三是多条数据线，断一条换一条。地面站到核心网的数据线，至少接两条不同运营商的光纤。一条断了，10秒内能切换到另一条；两条都断了，也能靠微波、卫星传送信号，保证“路”永远通。

此外，系统要实时“盯着”地面站状态，哪个站太忙或者出现故障，就自动让卫星把信号转到附近站，避免卫星飞过的时候“没人接信号”。

总的来说，地面站靠“多地多设备备份”守住信号入口，核心网靠“多区域多备用”稳住全局调度，就像给网络装上“双保险”——前端关口断不了，后端大脑垮不了，共同织成一张“末梢抗断、中枢抗毁”的安全网，如此大家用中国版“星链”会更踏实。

从星链中汲取经验和教训

随着通信事业的飞速发展，我国网络人口覆盖率已超过98%，但网络的国土面积覆盖率据估测不超过40%，仍有大量山地、草原、高原、戈壁、沙漠没有网络覆盖。从1G模拟通信、2G数字通信、3G多媒体通信、4G宽带多媒体通信到5G拥有的高宽带、低时延、海量链接，6G需要解决的就是无所不在的覆盖问题。这个问题的最终答案，笔者认为是“卫星互联网”。

2020年4月，国家发展改革委首次明确新型基础设施的范围，卫星互联网被纳入通信网络基础设施范畴。

此次SpaceX星链系统故障给我们不少启示。马斯克的航天实践堪称对传统思维的颠覆性突破，但面向6G天地一体化无线泛在网络，要提供电信级服务品质，星链在可靠性、稳定性等方面仍需补齐短板。

我国作为“追赶者”，既要深入汲取星链快速迭代、商业闭环的成功经验，也要针对性规避星链在网络安全、服务连续性等方面的教训，秉持成本与可靠性平衡原则，打造中国版“星链”，为我国下一代空天地网络及“一带一路”空天信息之路筑牢根基。

（作者系宇航学会卫星应用专委会委员、中讯邮电咨询设计院有限公司首席卫星专家）