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
* Y  L; o. i4 q8 D  m" u/ B, g  @# N" Z& u; H2 s" R5 X8 o8 m2 X  C
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。$ F: }/ r! S% W7 |: x# W
( M( d% R3 P6 e" j" r" K7 \, X
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。$ {' O' n1 w" t: v
  r" ~2 e0 m1 i  w
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。
6 i0 e) h# }: R8 U( t0 B9 o' l" @* N3 \2 [, n0 H- B  ?
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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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。
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2 l. L& J1 m! Z7 H' `3 E$ DLEO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。6 S+ w) @5 }  K' L

8 c8 Z* a9 X/ R! b  CV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。
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+ e; o/ F$ k) x8 J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。  
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! j' D7 G$ o0 O( Q/ h8 w2 O" ]+ ^5 K4 I* d' ?0 [% w' z/ H
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
; D3 }5 C" ]: A  @4 a$ g
# P; y$ T; Y7 [! h& s: l4 ]! d* y做下算术题
& r% d4 F6 h; T* x6 Y5 z. |+ j“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。”
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2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层. A, d  l. L* y( u7 J' ?1 z
& ^  [) T/ a3 S" H) B# r1 a; }
地球表面积 510 million sq.km
  G% G5 e, `0 d, X( n5 p0 `
9 ~' l4 a, {8 u+ E4 \不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km* b" t+ h. S$ w2 W- p
# ^% O% S: I$ e% S4 ]4 w
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
/ A4 B; Z9 I7 q9 |; }7 ~9 ]) B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 l, z# t2 U* ~7 ?4 ~# b3 F7 \
- y$ e" r/ S# d8 Q（5+2） = 7 G， 除以 20万
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35k3 F( p/ \1 m" C6 V  K0 x& [
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
( U/ k2 r! x! ]做下算术题
$ _: |$ M$ q1 X( f“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。 ...

* n+ \' t. u# n& q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
* e5 U# o# \6 `( A+ S做下算术题, i" _9 r, q2 Z  [. ], Q
“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。 ...
7 _7 T# Y1 Y0 l
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。: V& F, i0 G* Y

' W8 M8 J( _# [1 J+ a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
& m0 Y& t6 h& |% q! w6 ]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， ...
* ?# V* W* F7 H& l
so, 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
+ J/ r5 h) o' f. z
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
& D- X% D0 e8 s0 i3 V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 ...
( U( C; }5 o# A9 T4 q7 n- E
0 {7 _- g' ~8 |9 V+ y
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。5 O% j% S- W% P& b

5 J' g3 C; j" u% _# s# w+ _" r% h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! s; F- a) n! @$ ^/ u% T) ^- h# F
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。
) X% S: I$ N. I4 Z! b1 e' L0 S3 {/ ]) E5 U" Q2 r* c
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
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intended 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# S! N, q) \  P. Z
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

' X9 k- a$ Y5 Y; X( h  j; {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
/ x( v# r9 j4 a2 P$ Z9 b+ g相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

2 u6 b: ]) I; a: d  s4 w0 s2 N4 ~2 L  ~* L: v' B0 L
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。
' a$ x) N4 M9 @1 B( A- [9 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，理论上“阻塞”的问题不大。
: J) Z1 b- `+ Y5 `) \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。0 \" U5 A+ z! {! n6 s( }; b; `
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？7 D- {, F5 c' B0 g7 H2 u
/ A2 Y* d+ L$ B4 d" b( H: j+ n$ {
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。
* {0 b  G  n" N2 s+ ~$ y0 Z# b! v, K2 r; F8 ?( `* J8 v

4 o% Y2 K0 x9 D# m
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26  L5 [: W+ S& T  P, c. t
有点意思。
5 k( {8 q) J% w( Y# t$ _“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 ...
- v8 t: p* r5 A6 p& t

1 f7 Z( y' `! [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; V& t2 U4 W* |5 l: {7 u
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 ...
. T7 r2 @1 r* _# U
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
0 g% ^+ @2 @3 k" R) t' J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
# ?: ~: v  t1 U8 O) c( W做下算术题
+ b3 k' I0 k0 K; H; t/ L- ]“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 E. S0 G" S) h0 M& U
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。
+ l. F! K$ Z, n& V6 U+ i( a$ m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  @8 O$ Z; n7 ^' p; j+ k. \
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 ...
) a! ~* q& S/ ?. H7 T
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 17:017 g7 d  |0 X2 h: O! [
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

. c8 S5 r' n- C8 v# y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：
4 j4 m, ]/ T- Y& ^0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
7 L+ C* X% l1 W1 o' {" f0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行+ E7 f& M+ o) a1 ^
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行/ ^6 M6 F( h/ J
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行+ a# P% y  n2 S! P# |
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行( K+ {+ w+ O  x/ ]* {0 a( n
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
& {! h, q- x5 F4 `5 ]& s( l7 P. ]7 e2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行5 {/ E: {- W1 S9 o1 n* J% |" a' d
" [& P2 P) L: _6 H: d6 _! o& |
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
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5 P6 b; r8 n, V, j; b5 Y6 J$ ^/ y
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
, @3 b' q$ _* w! m' \" P# G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 [* i' d/ ~/ v0 V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
; O' R  I& A3 v0 [5 n5 ~! L我说的是需求，不是技术
; E: w$ ]5 ]; V
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
8 ~4 K# L' r  H8 I, Q1 c6 S
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:507 @2 T& p' X/ `. p; R& Y! \+ a/ q
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 ...

& \4 A# e& g) T0 S/ h0 u+ l* T2 k% h! M. E: [9 H
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 + }$ K% }0 R7 p6 \
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36" T( J- {+ X5 D! q
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。
% M9 L; B# @4 K' p: E: Q
+ F, r. ^0 O8 c) B* e( S1 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。
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
4 Q" E; S( Z$ V, w" H4 H6 \
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46- Z/ ]( F, Q2 N) f& O, R5 x
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。 ...

4 ]* \6 @3 K' q  i0 h5 u$ O' Y) E1 @1 r/ q2 W/ V
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。0 S) ]1 ]0 C/ t5 i( {* {
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star-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
* {; t3 m8 j" m! N  T9 q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 ...

3 E5 _/ K% N* F% b& G; S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 18:01. C, ^6 ~6 H' ]6 [! {' D# {* W  }
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 ...

) T  O3 U7 F' C& G" `) d* S; R5 ^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
+ k* T& e# r+ e" q: |
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20; l" Y3 w/ C3 S8 c' V/ T
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

& m$ M- c. b! }9 b' _# }7 r- s. k3 [. D5 u
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number9 w; h. T" D% r# L
: {. p3 w% w8 ^# A" r' J
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。
; M( I' r) u# l0 k1 r( X* d2 D5 Q) ^; K
这是后来的一个增补的文件
( [# U8 Z, n+ ^8 k* b- u4 C4 o$ Y) p9 ^) d# R
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
1 ]  }9 A4 W- R1 s% E; c



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