爱吱声

标题: star-link [打印本页]
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-26 23:39
标题: star-link
本帖最后由 冰蚁 于 2018-2-26 12:26 编辑 * k: v  S( J8 c: Q4 f  H0 Z

# S( H# o6 S. p/ i, k昨天 @肖恩 提到了马斯克的 star-link 项目。我顺手把他的申请书搜出来看了一下。且不管他是不是忽悠，先做个简单介绍。3 T% ~. R' u! y; X  O" k6 o5 a( i8 x
5 P) D& y$ w; R# a' Y- j, ^  `# R
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。& S+ B8 Q8 F" f# s

! r* o) F" P* f/ l! X7 f9 S- T$ F' K一层在近地轨道(LEO --- low earth orbit)。这层的轨道范围从1110公里到1325公里。这个网络共计要有卫星4425颗，分83个轨道面，部署在5个轨道高度上。其中，1150公里高度有32个轨道面，轨道倾角53度。每个轨道有50颗星。共计1600颗星。这是第一阶段要部署的。现在宣传里要在2020年最先部署完的800颗星是属于这个轨道高度的。其中先发100颗，使用32个轨道面中的4个来实现 beta service。然后完成剩下的700颗星部署，填满32个轨道面，每个轨道面有25颗星。spacex 号称能开始提供覆盖美国和全世界在南北纬60度区间的宽带服务。这个轨道高度一共要部署1600颗星。那剩下的800颗星基本就用来增加系统通信容量以及做备份星，增强系统鲁棒性。
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除去第一阶段的32个轨道面，还剩下的51个轨道面。它们分布在另外四个不同的轨道高度上。分别是1110公里，1130公里，1275公里，1325 公里。1110公里有32个轨道面，轨道倾角53.8度，每个轨道面有50颗星。1130公里有8个轨道面，轨道倾角74度，每个轨道面有50颗星。1275公里有5个轨道面，轨道倾角81度，每个轨道面有75颗星。1325公里有6个轨道面，轨道倾角70度，每个轨道面有75颗星。这四个轨道高度上就共计2825颗星。这些星发完就能实现全球覆盖，并给系统进一步提供容量和鲁棒余裕。
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+ Q" J) y4 g, n! R9 c+ a另一层分布在更低轨道 （VLEO --- very low earth orbit) 上。这层的轨道高度约340公里左右。具体地说，分成三个轨道高度以及相应的轨道倾角。2547颗星在345.6公里，倾角53度的轨道上。2478颗星在340.8公里，倾角48度的轨道上。2493颗星在335.9公里，倾角42度的轨道上。VLEO层的每颗卫星都有一个独立的轨道面。$ H6 G& l! y: }  |5 K
2 x: l: l! K- E1 S2 o5 W
LEO和VLEO轨道上的卫星所使用的频段是不同的。LEO卫星使用 K 波段(Ka 和 Ku）以及 V 波段。VLEO 卫星只使用 V 波段。这些频率用于星间通信以及和地面的通信与控制。地面部分主要分三类，终端用户，网关卫星地面站，卫星跟踪以及控制地面站。spacex 说美国建几百个网关站就可以了。网关站和卫星跟踪控制站使用Ka波段和V波段信号。终端用户使用Ku和V波段信号。
2 g( f' y9 H  F* y
, u6 N, C/ Z0 T1 [2 G. X+ yV波段的频率远高于Ku波段，是spacex最终能提供宽带服务的主力。因此spacex在V波段申请了5GHz的带宽分别给上下行链路。下行频段是37.5-42.5GHz，上行47.2-52.4GHz（其中跳过了50.2-50.4GHz）。Ku波段申请的带宽就窄得多。下行10.7-12.7GHz，2GHz的带宽。上行14-14.5GHz，只有0.5GHz带宽。5 s) e4 K- R# X- t
5 M7 x/ T' ^) x; Q
以上是spacex 的 star-link 系统的一个简介。昨晚做了点研究。卫星互联网在美国不算个新鲜东西，现在已经有公司提供商业服务，比如Viasat， HughesNet。这些公司租用地球同步通信卫星，号称可以有20多Mbps的速率。但因为数据要在地球和36000公里的同步轨道间跑个来回，延迟很严重。系统使用K波段，带宽也有限。这个催生了spacex的 star-link 计划以及其它一些公司的类似计划。比如oneweb。这个公司也号称要发600多颗星到1200公里的轨道上去，频率也已经被批准了，还宣称已经募集了5亿刀。但马斯克的计划带有其鲜明的特征，那就是比其它公司的类似计划激进好几个量级。他现在已经发了两颗原型卫星上去，且看他如何圈钱烧钱吧。  , l2 M1 n$ o+ S8 ~8 c  E6 T  ?' k

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0 @1 c$ Z* L& F+ y4 P; P0 I
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 5 I- r. {2 k$ J" t/ s
' l0 V' N2 [( U! S( T. U0 J6 Q9 e5 \4 _
做下算术题
# F$ Q6 u: ^4 \( P' a“另一层分布在更低轨道 （VLEO --- very low earth orbit) 上。这层的轨道高度约340公里左右。具体地说，分成三个轨道高度以及相应的轨道倾角。2547颗星在345.6公里，倾角53度的轨道上。2478颗星在340.8公里，倾角48度的轨道上。2493颗星在335.9公里，倾角42度的轨道上。VLEO层的每颗卫星都有一个独立的轨道面。”
% E+ ]; n, f- J1 d& X
2 w3 R. k) q+ _+ j- i" X2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
) Q9 x2 ?- E) m0 _
) w  I/ q& c& t3 c! S6 ]地球表面积 510 million sq.km
! M: D6 r: G3 b+ n+ u7 e& d4 u
, i4 p+ @& g' k! {5 ^9 ?- `2 w. U不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
4 M$ X& c) D2 U) s) d
6 R" o. h) \0 ~) c7 P7 n北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星1 w' {2 J1 i' U
北京市人口2172.9万， 假设1%的用户，每个用户能分到多大的带宽？8 j3 n% z" n2 R* \3 h4 g  H

; U' V- N5 k% h8 m! L) r$ C+ q  p1 B（5+2） = 7 G， 除以 20万; r' V, j6 G: s+ _9 i5 a* u( b5 M/ h9 T
! y5 Z' \- a0 ~: e
35k! m: l! L2 o& d, r( E
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25/ L, B7 @' G: j9 b9 V9 G  ?
做下算术题
$ a& v3 h; m6 o; p“另一层分布在更低轨道 （VLEO --- very low earth orbit) 上。这层的轨道高度约340公里左右。 ...
& d$ G, e' m. N, R$ t& X; m
你这个计算有问题，就算卫星是平均分布的。每一时刻在地面的一个点上都能看到约200颗卫星（340Km的极低轨道）。
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 01:04
pcb 发表于 2018-2-26 11:25: P. m& r& y: \- e- `2 R
做下算术题# i: e  e+ p# S! j; Y' x/ I
“另一层分布在更低轨道 （VLEO --- very low earth orbit) 上。这层的轨道高度约340公里左右。 ...

/ b; s4 g% M8 s) s# h& ]7 k不能这么算。你的计算隐含的前提是所有用户在同时使用。就和晨司机在肖恩帖子里问的问题一样，球赛完了，大家散场出来都拿手机出来，结果电话都打不通。/ [/ X8 T: v. P% v1 ^- _: j

, h2 w  w& W2 V! {& [- ?, U不过城市里的单独用户估计也不会选这个系统。尤其以后5G，上网方便得很，没竞争力。一定要在城市用，可能一些企业用用，尤其需要越洋的，可以抢点海底光缆的生意。
作者: pcb    时间: 2018-2-27 01:16
冰蚁 发表于 2018-2-27 01:04
& Y' {/ r3 G/ I6 X( v  J- I不能这么算。你的计算隐含的前提是所有用户在同时使用。就和晨司机在肖恩帖子里问的问题一样，球赛完了， ...

7 r8 d7 n( |% P5 ]# D+ Y6 d! Bso, 这个是抢目前海事卫星电话的市场的？
作者: 晨枫    时间: 2018-2-27 02:46
也就是说，不是手机直接通卫星，而是通过众多的微型地面站？这只是把现在基站之间的光纤用卫星链路取代？对于偏远和移动用户，自己建自己的卫星基站？
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 02:57
本帖最后由 冰蚁 于 2018-2-26 13:58 编辑 0 D1 Y( U; L( [+ L
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
" c8 B. X% P9 q, V0 b/ V$ Q7 E: o- c也就是说，不是手机直接通卫星，而是通过众多的微型地面站？这只是把现在基站之间的光纤用卫星链路取代？对 ...
0 D! W# k9 U5 x" R6 z
# }) D* o7 @% [5 f7 h
手机没法接，功率不够，而且频率和现在的通信系统也大不同。" z7 F% d: G, ?6 z9 |
. a2 l7 H/ Z5 c; f, J& }
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的一个盒子作为用户和卫星之间的接口。
作者: 晨枫    时间: 2018-2-27 03:30
冰蚁 发表于 2018-2-26 12:57
# o5 z6 {# E$ s9 B$ V手机没法接，功率不够，而且频率和现在的通信系统也大不同。
, I: b6 ?& n7 S: O6 c
6 C# |. m0 i2 Z8 U9 A据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

, _7 E) C" N, V6 q1 p5 yintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
作者: 北京阿新    时间: 2018-2-27 03:43
晨枫 发表于 2018-2-27 03:30, k( {2 |. r  S2 G
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
+ O4 J3 b5 I2 ?6 @
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
作者: 晨枫    时间: 2018-2-27 04:52
北京阿新 发表于 2018-2-26 13:43
9 p/ ]7 i( |* Q相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

  F+ h; ]" W8 v) W2 G3 ~$ o8 R8 w' z- V
那使用模式与手机有本质不同了。市场还是有，但市场需求的计算要完全不同考虑了。
作者: 雷达    时间: 2018-2-27 06:26
有点意思。2 V7 n6 ^& G- y9 P5 d
“终端用户使用Ku和V波段信号” 。 如果使用V波段毫米波，带宽足够，然后加上卫星数量够多，理论上“阻塞”的问题不大。' T; z+ H, W$ H; T6 k
VLEO轨道在340公里，当年铱星是700多公里，终端的发射功率应该也可以。
% f, t, F8 k2 B" J2 R" O感觉麻烦的是毫米波通信的雨雪衰减和天线指向问题，也许人家有什么黑科技？  c0 O' n" s9 G7 T" S0 r# X" i( C

, }; n4 v- O- `8 i! H, ]我倒是更看好基于 kymeta 车载相控阵天线的卫星车联网的前景，似乎要更靠谱一些。8 K  w4 B% u2 n) n" ~7 d9 M4 K

5 {9 R( M4 G. U5 C; R6 ?& K& A+ O/ J
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
( c9 Q5 l) y8 t; }有点意思。* g: {. e# V/ @4 c
“终端用户使用Ku和V波段信号” 。 如果使用V波段毫米波，带宽足够，然后加上卫星数量够多，理 ...
- y- L" ^# Z$ ?! T6 t! B5 [" a
9 v6 m, h% F( S9 Z1 n8 B5 B8 A. t
天线上没啥黑科技吧。不过用到了类似 td scdma 里的 smart antenna 的概念，也就是一个电调相控阵天线来调节指向。雨雪衰减没得救。物理定律大概是破不了的。
作者: 雷达    时间: 2018-2-27 09:07
冰蚁 发表于 2018-2-27 07:00
, c$ j6 g1 {: u6 z/ A2 m3 K4 p9 s& n3 R天线上没啥黑科技吧。不过用到了类似 td scdma 里的 smart antenna 的概念，也就是一个电调相控阵天线来 ...
3 p# M; S! Q+ k! U
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。  _) R6 |& \% o0 I8 _* D
隔行如隔山啊。
作者: tangotango    时间: 2018-2-27 10:15
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
$ R# T+ A1 L  T" x" T5 g; s5 b做下算术题
! n: K. e$ Z! ]& L/ \% O( E! i$ E“另一层分布在更低轨道 （VLEO --- very low earth orbit) 上。这层的轨道高度约340公里左右。 ...
6 \2 K- M. Z0 `( ?% @0 A
大城市根本不是VLEO的目标市场，卫星不可能跟城市的地面蜂窝网和光纤宽带竞争。不发达的、偏远地区需要卫星宽带接入，但是经济回报支撑不了这么多卫星的网络。但是全球所有的客机航班（每天10万架次级别）很需要宽带数据接入，有不间断数据通信不光服务乘客， 而且提供不间断定位，避免再次发生马航被劫持而根本找不到飞机的悲剧。类似地还有对所有的海轮提供宽带接入。对中国以外的各国高铁、普通列车，VLEO接入也比蜂窝网经济，而蜂窝网与高铁通信的多普勒效应对VLEO可以忽略不计。高速公路上的汽车接入。对这些交通工具而言，VLEO地面终端的体积、天线尺寸、成本不是问题。还有外包美军所需的大量宽带数据服务。以上这些近期可以服务几千万的用户，经济规模足够维持卫星网络了，当然总的通信容量还是比全球的4G、光纤网小得多，但这本来就是一个细分市场而非主流市场。至于说给广大不发达地区用户送温暖（宽带），只是附带的效果，吹吹情怀而已，属于硅谷公司的典型套路，不能用来做真实的财务计划的。
" o; X$ Y: t  A才是VLEO
作者: 陈王奋起挥黄钺    时间: 2018-2-27 11:50
下行还好，卫星功率做到几百瓦没有什么问题，上行要一个小盒子产生几百瓦，考虑到发射效率30%左右，恐怕要准备3千瓦的大盒子
作者: 四处张望    时间: 2018-2-27 17:01
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 11:50) w- o& t+ ~& d5 u5 `! Y
下行还好，卫星功率做到几百瓦没有什么问题，上行要一个小盒子产生几百瓦，考虑到发射效率30%左右，恐怕要 ...
1 F0 D: |  W6 D2 ~9 N9 w
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
作者: 陈王奋起挥黄钺    时间: 2018-2-27 17:12
四处张望 发表于 2018-2-27 17:01
# _( Y0 l4 h) S; B3 t& p常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

5 k$ l( J5 t. E* S1 u5 w现在的3G WCDMA，4GLTE，双向带宽相等，说明上下行差距不如以前那么大了，比如上传照片，上传视频。还有迅雷这种模式，把上行当成空余带宽资源。这一点可以看主流的光通讯，GPON速率分以下几档：
! i! {+ i% m( t( y4 N: q# A0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行  V$ \7 \7 H& ]5 P3 G
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
) u# x9 H- o( k; @& e1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
$ O/ i* G2 X$ [; f0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
8 ^6 D. u2 [7 Z6 k1 H& M1 m0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行. b2 j& C; n) R6 H- D3 M, U7 P! }( _
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行8 S+ o8 e  K* h. g( Q# u
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
: {& t- ^0 a2 w8 i
  c/ D: ]* |% b' M其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。; Q$ {" K- j7 c. z
' i" n3 d4 t( Z- h7 I
作者: 四处张望    时间: 2018-2-27 17:29
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 17:12
/ g* W: G' q* k: ~现在的3G WCDMA，4GLTE，双向带宽相等，说明上下行差距不如以前那么大了，比如上传照片，上传视频。还有 ...
7 j9 A. c. R# j2 S  U9 r0 C0 u2 _
我说的是需求，不是技术
作者: 陈王奋起挥黄钺    时间: 2018-2-27 18:01
四处张望 发表于 2018-2-27 17:29
4 Q* h3 v! {" Y; }% \我说的是需求，不是技术
$ s  n: D! s. I( L2 f
提供服务的不是傻子，因为有需求才把上行速率和下行速率的比值从1：10提高到1：2
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 19:36
本帖最后由 冰蚁 于 2018-2-27 06:54 编辑 + i6 g4 e/ C. D' E9 E6 u
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50. U% @5 }% _0 g2 J1 w2 j% q; {2 @
下行还好，卫星功率做到几百瓦没有什么问题，上行要一个小盒子产生几百瓦，考虑到发射效率30%左右，恐怕要 ...

! N" K0 ]/ p4 J6 g3 |
4 [6 p2 G5 H% n+ l发射效率咋可能只有30%。按你的算法，现在的海事卫星电话都不用玩了。这种电话的手持机用锂电池，整机含电池重量300多克。通话时间可以有好几个小时，待机可以100多小时。马斯克提的那笔记本电脑大小的接收器，按他说法里面是一个小型相控阵（多根天线），耗电可能会比海事卫星电话的一根全向天线多一些，但也不会夸张到几千瓦这种。而且相控阵的天线增益比全向天线高得多。地面和卫星上都用相控阵，整个链路的增益值一下子会加不少。
作者: 陈王奋起挥黄钺    时间: 2018-2-27 19:46
本帖最后由 陈王奋起挥黄钺 于 2018-2-27 19:49 编辑
+ Q; u" m4 b$ `7 {( L$ Y
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
! }" }0 U$ m& ~% s& D发射效率咋可能只有30%。按你的算法，现在的海事卫星电话都不用玩了。
9 x$ G/ O+ P/ r* ?2 u% |
2 L$ Y: M1 t! O( ?8 `* d, w
带宽低，调制方法简单。典型的GSM调制，发射效率50%，到了4G，发射效率就下降了。
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 21:06
本帖最后由 冰蚁 于 2018-2-27 10:47 编辑 * H# J1 {( o" p" b# b8 c: B& L# ~
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
2 h8 M0 a1 |3 X! v' J! T2 M带宽低，调制方法简单。典型的GSM调制，发射效率50%，到了4G，发射效率就下降了。 ...

$ j/ j) ?* D/ y& W* n$ U0 W& S: z6 J8 v) _- p' H
即使降到30%，发射功率也不会到千瓦级，太夸张了。手机的发射功率最多是几十毫瓦级的。海事卫星手持机的发射功率是几百毫瓦级的。目前使用地球同步卫星的卫星互联网用的地面设备发射功率也就1-2瓦。star-link 或者类似项目的地面设备发射功率也应该类似。
1 n( g, Q2 D* u, Z' D; |
5 A/ Z' S# d( {8 d9 f9 rstar-link 那块板可能还包括wifi 路由器，加上编解码部分，整机功率有个几十瓦差不多了。
作者: 陈王奋起挥黄钺    时间: 2018-2-27 22:44
冰蚁 发表于 2018-2-27 21:06
2 E" Y- ?, i% Q9 i6 `. H" T' ?即使降到30%，发射功率也不会到千瓦级，太夸张了。手机的发射功率最多是几十毫瓦级的。海事卫星手持机的 ...

. K2 }) q, N0 Z你自己计算link budget吧。 我对K波段的噪声电平没有概念，所以估了一个数，假定信噪比为7。按照我以前玩卫星接收机解码的概念，这个数字不低了，很多时候解码门限电平是0dB
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 23:08
由于使用扩频技术星地微波通信的信噪比远远高于7。
作者: 四处张望    时间: 2018-2-27 23:37
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 18:011 p8 g: ?( W) W; H6 O
提供服务的不是傻子，因为有需求才把上行速率和下行速率的比值从1：10提高到1：2 ...

+ ^& b* b) ?% g0 y, n, s3 D用卫星数据玩p2p，也亏你想的出来。有上传带宽总是能用，但是p2p原来一个作用就是为了能榨取一般用户少用的上传带宽。
作者: 陈王奋起挥黄钺    时间: 2018-3-2 23:20
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
作者: 冰蚁    时间: 2018-3-3 09:20
本帖最后由 冰蚁 于 2018-3-2 21:15 编辑
+ P# R; J4 r- K6 s+ \  c0 i
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20( q% E2 B" v# K) ^$ V5 k; \/ z
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
9 g: X$ V$ V+ ]9 I1 E! l
- w3 c9 U0 U! D1 a7 e
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
+ s9 H' e- o1 t  c& E- b# }4 e
, Y0 Y# A2 C, o: D, z$ H& i里面的内容有很多，我只看了一点点。里面还有很多具体的计算都还没读。tech file 100多页，我只看了前面一些页。
' k6 C3 E" B; D- S, l3 Z
! u7 J$ c) ^& O% W这是后来的一个增补的文件
; N5 g; i$ [/ q9 M: G9 ~7 a' O6 o" }1 X# }# F5 W
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
/ ]: y$ P: S9 u) D; U; L



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