Netflix正在评估为Starlink卫星互联网服务定制专门的算法
【慧聪广电网】您可能需要开始考虑软件被发射到轨道并返回时的性能。
SpaceX 的一次发射。图片来源：SpaceX（CC BY-NC 2.0）
Netflix 的新研究表明，Starlink 目前在所有 ISP（互联网服务提供商）中排名第 29 位，这个排名是基于每秒流媒体视频内容的传输量，并且这个数字还在增长。
根据 ISP 的报告，通常消耗家庭带宽最多的前三大互联网服务是：流媒体服务（Netflix、YouTube、亚马逊）、游戏平台（Xbox、PlayStation、Steam）和视频会议和通信（Zoom、Teams、Google Meet）
对于带宽高、互联网基础设施良好的地区，这些情况或多或少都是清楚的。这就是 Starlink 作为增强手段发挥作用的地方，提供冗余并扩展连接到特定的用例。
最近，Netflix 的研究人员发布了一项研究，强调了像 Starlink 这样的低地球轨道网络是如何被用于流媒体服务的，这项研究使用了来自 85 个国家超过 100 万个家庭的数据。
这项研究并没有明确量化这些家庭中有多少是在服务不足的地区，但它仍然提供了一些有趣的见解：
非洲和小岛严重依赖 Starlink 进行视频流，并且正在经历快速的采用率。
Starlink 通常提供与传统网络相当的视频质量，特别是在服务不足的地区。
然而，固有的网络变化性导致频繁的质量调整和重新缓冲，这影响了整体体验。
Netflix 表示，由于 LEO 条件的固有变化会导致比特率切换和重新缓冲增加，因此结果“强调了视频流和拥塞控制算法的需求，以适应快速发展的网络环境。
通过下面这篇文章，我们一起来了解下详细内容。
虽然 Starlink 在卫星通信技术方面处于领先地位，但是仍然面很多问题和挑战。这家基于卫星的互联网服务提供商的“高度可变的吞吐量和非拥堵的数据包丢失”导致了一些性能下降，然而 Netflix 一直在研究如何解决这个问题；在分析了 85 个国家超过一百万的 Starlink 用户数据两年后。
解读：怎么理解在卫星互联网服务中“高度可变的吞吐量和非拥堵的数据包丢失”的特性？这个实际上涉及到网络性能和数据传输的稳定性。
1. 高度可变的吞吐量（Highly-variable throughput）：“吞吐量”指的是网络在单位时间内能够传输的数据量，通常以每秒传输的比特数（bps）来衡量。吞吐量会有很大的波动，这种波动可能是由于多种因素造成的，比如卫星的位置变化、天气条件、地面站的信号干扰等。在卫星互联网服务中，由于信号需要在地球和卫星之间传输，这个过程受到许多不可预测因素的影响，导致吞吐量（即网络速度）可能会在短时间内快速变化，这对于需要稳定网络速度的应用（如视频流、在线游戏等）来说可能是个问题。
2. 非拥堵的数据包丢失（Non-congestive packet loss）：“数据包丢失”指的是在数据传输过程中，部分数据包未能成功到达目的地。数据包丢失并不是由于网络拥堵造成的。在传统的地面网络中，数据包丢失往往是因为网络过载，即太多的数据同时传输导致网络资源不足。但在卫星互联网中，数据包丢失可能由其他因素引起，如信号干扰、大气条件变化、卫星硬件问题等。这种数据包丢失可能会导致网络连接不稳定，影响数据传输的完整性和可靠性。
卫星互联网服务遇到的主要问题就是网络速度的不稳定性以及数据传输的不可靠性。这些问题对于依赖稳定和快速网络连接的服务（如视频流、在线会议等）构成了挑战。Netflix 等公司正在研究如何优化其服务，以适应这种不稳定的网络环境，确保用户即使在卫星互联网连接下也能获得良好的体验。
SpaceX 在 12 月 29 日又将 29 颗 Starlink 卫星送入轨道。现在它在轨道上有 6700 多颗卫星，这是联合国追踪的 19942 个进入太空的物体中的一部分。亚马逊继续雄心勃勃地效仿其成功；它发射了第一颗星链卫星。于 2023 年 10 月 6 日发射两颗原型卫星，预计将于 2025 年初开始部署更多卫星。
“大多数 Starlink 会话的重传率几乎是非 Starlink 网络的两倍。Starlink 重传增加可能是由于卫星链路上的随机丢包；Starlink WiFi 路由器上使用的 FQ-CoDel（主动队列管理），它以牺牲数据包丢失为代价最小化延迟；以及潜在的数据包重新排序，这可能导致重复确认和虚假重传，”研究人员在 12 月中旬的论文中表示。
将这项工作描述为“首次全球分析通过低地球轨道（LEO）卫星网络的按需视频流服务”，Netflix 的三位研究人员和加州大学的合著者表示，他们的开创性工作展示了“视频流和拥塞控制算法需要适应快速变化的网络环境”。
研究人员发现，通过 Starlink 观看 Netflix 的用户“更有可能经历比特率切换和网络重新缓冲”；吞吐量下降的恢复速度更慢（需要 15 秒，而相比之下地面 ISP 仅需要 5 秒），并且视频“重新缓冲”的可能性比“前 10 名” ISP 高出 216%。
他们对 Netflix 的传输机制配置进行了一些“小调整”，以尝试优化卫星传输，但承认他们没有尝试任何“LEO 特定的 TCP 替代方案”，因为 Netflix 的“数亿用户依赖于各种类型的接入网络，动态选择特定于网络的 TCP 替代方案将引入显著的操作复杂性”。
最终，Netflix 发现，性能问题“不能简单地通过修改现有的拥塞控制和 ABR 算法来轻易解决”。
随着卫星通信的发展，视频流优化并非用户唯一的关注点，网络安全也是一个挑战——尽管 Starlink 在理论上支持 VPN 使用，但性能可能很差。
整个行业在这方面都有很多工作要做，尽管自 2020 年以来人们的意识有所提高——当时一位牛津大学的研究者使用 270 英镑的家庭电视设备捕获了数 TB 的实际卫星流量，包括他所说的“世界上一些最大的组织”的敏感数据。
正如 Netflix 的研究人员所强调的，“对运营中的低地球轨道（LEO）网络及其与互联网的互动的理解仍处于早期阶段；LEO 网络仅在 2022 年初开始为消费者提供服务，而且 LEO 网络的测量难度仍然很高”——这是一个研究的热门领域。
尽管在 2023 年仍有 63% 的人口未连接到互联网，非洲是 Starlink 视频流媒体服务增长最快的地区，而且连接速度正在迅速提高。
例如，卢旺达在 2023 年 10 月至 12 月期间，最小往返时间减少了两倍。赞比亚在2023 年 10 月至 2024 年 2 月期间，最大往返时间减少了六倍。Netflix 将这种延迟的减少归因于地面基础设施的增加、路由的改进以及卫星数量的增加。
更多的卫星即将到来，随之而来的是数千万更多的非洲人将接入互联网；他们中的许多人可能既需要企业软件也需要视频流媒体服务。
Starlink 是由美国太空探索技术公司 SpaceX 推出的一项全球互联网项目，旨在通过部署大量低轨道卫星提供全球范围内的高速互联网服务，也就是说无论您的用户身在何处，都能通过 Starlink 接入您的软件服务（不考虑其他非技术的限制因素的情况下）。这对于覆盖偏远地区或传统网络覆盖不足的地区尤为重要。
Starlink 提供的互联网服务速度可以达到 150Mbps，延迟平均约为 20 至 40 毫秒，与有线或光纤互联网相当。
Starlink 正在与多个国际运营商合作，推动其网络的全球化部署，它在全球近 100 个国家拥有近 300 万用户。对于着眼于服务全球化的软件厂商而言，有必要关注下卫星通信的发展，是否能够适应基于 LEO 网络的特性？提前考虑这个问题可能是值得的。
