Throughput Analysis of Starlink Satellite Internet: A Study on the Effects of Precipitation and Hourly Variability with TCP and UDP
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Genomströmmningsanalys av Starlinks satellitinternet : En studie om effekterna av nederbörd och timvariation med TCP och UDP (Swedish)
Abstract [en]
Starlink is a company that provides satellite internet to customers all over the world. Starlink uses Low Earth Orbit (LEO)-satellites to connect to ground stations and antennas. This is a relatively new technology with many unexplored areas. This bachelor thesis studies how the throughput is affected in the Starlink network by precipitation (rainfall), hour-by-day, and different transport protocols. The study was conducted in Stockholm, Sweden, which has a sparse amount of satellites compared to Central Europe and the United States of America. Studies performed at this location could therefore be different from those in other parts of the world. The experiments consist of throughput measurements of the two different transport protocols Transmission Control Protocol (TCP) and User Datagram Protocol (UDP) using the tool iPerf3, as well as precipitation measurements. The results of the study show how there is a notable performance hit when rainfall is present, possibly due to rain attenuation affecting the signal. The data also shows that the throughput varies during different hours of the day, and the best bitrate is received at night. It is assumed that the active user count is presumably low during the night, which results in less traffic on the network. It can also be seen that TCP is more susceptible to a low throughput due to traffic compared to UDP. This could be due to an interrupt that occurs every 15 seconds when the antennas and ground stations re-configure their route, something that the TCP is unable to handle well. The findings provide further knowledge about Starlink’s performance in general but specifically in Sweden.
Abstract [sv]
Starlink är ett företag som tillhandahåller satellit-internet till kunder över hela världen. Starlink använder sig av satelliter i en lägre atmosfär/bana runt jorden vid namnet Low Earth Orbit-satelliter för att skicka och ta emot information från markstationer och antenner. Det är en relativt ny teknologi med många outforskade områden. Den här studien studerar hur Starlinksystemets prestanda påverkas av nederbörd (regn), tid på dygnet, samt olika transportprotokoll. Studien är genomförd i Stockholm, Sverige, som inte tillhandahåller en lika stor mängd satelliter över sig jämfört med till exempel centrala Europa eller USA. Därför kan resultatet variera mellan dessa platser. Experimentet gick ut på att mäta genomströmmningen mellan de två transportprotokollen Transmission Control Protocol (TCP) och User Datagram Protocol (UDP) med hjälp av verktyget iPerf3, samt att mäta nederbörden med hjälp av en regnkollektor. Resultaten visar att det finns en stor påverkan på hastighet i Starlinkens nät vid regn, där anledningen kan vara att regnet försvagar signalen. Datan visar också att genomströmmningen varierar beroende på tid på dygnet, där den bästa hastigheten uppnås på natten. Det antas att det är låg användaraktivitet på natten, vilket resulterar i lägre tryck på nätverkstrafiken. Det syns även att TCP är mer benägen att få en lägre genomströmmning än UDP. Det har förmodligen att göra med ett avbrott som sker var 15:e sekund när antennerna och markstationerna om-konfigurerar sin rutt. något som TCP kan ha svårt att hantera. Fynden ger en bättre kunskap om Starlinks prestanda allmänt, men framför allt i Sverige.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 48
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:468
Keywords [en]
Starlink, LEO-antennas, Network, TCP, UDP, Weather, Precipitation, iPerf3, Ping, Throughput, Latency, Internet Measurements.
Keywords [sv]
Starlink, LEO-antenner, Nätverk, TCP, UDP, Väder, Nederbörd, iPerf3, Ping, Prestanda, Fördröjning, Internetmätningar.
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354141OAI: oai:DiVA.org:kth-354141DiVA, id: diva2:1901818
Supervisors
Examiners
2024-10-142024-09-302024-10-29Bibliographically approved