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
+ E- F: r9 S! Q8 ?: e+ c0 G7 u( `" @# q8 m% ~" r9 t
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。8 I# ?: }3 F$ U* i
1 O+ F5 g4 U# d) M* A% n, F
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。& F# {7 y4 J& Y, ?, f+ ^7 k1 W

0 p4 q* K. G, w6 L% P- L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。
9 B: r5 w9 [+ N, S$ Y7 w. W! v' O! Z1 d4 W; y( m9 H# b( J
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。- f& e, q, g1 ?5 s% t9 `

' z5 J1 `- Q" x; y5 r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。( x6 q: i3 @" a. {

% E! Y/ e7 n, J0 U+ W4 }0 {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。" z7 T8 d0 J% W
+ x! k: g) o* Q9 `6 ^
V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。3 ]5 L- ]# z, |, u4 U
! H3 O+ u( X$ e0 L& r* a
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。  * r, D6 H- ~( s+ b
  ]4 N8 N0 O) x; U6 q
* `" Z3 P* S5 B+ Z1 @  o

* K# c4 j% m) o$ c& A- Y% [
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 - }2 B0 [4 Q; f* @
: N% }% H6 R5 `0 i' O" d
做下算术题! ]# ^; u) y" U: `
“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。”
" Q0 u7 j4 c1 V8 G7 t' q+ h) P# v
' [0 w* ]9 G, s) w( e2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
- [% T- p6 h+ p
% C8 b0 C- w+ l" u% K6 L地球表面积 510 million sq.km: _/ o& \2 o7 V9 m9 R1 w
8 O2 ^/ x4 e5 P8 H' {
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km0 p; _) y% \# F/ T8 [; u: j

! a6 j1 x3 Y$ K5 W6 @北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星/ t* L# O1 C$ n4 E- \& g6 ]
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？4 m7 U, K+ L0 g0 Q3 @
- m. H6 m& B, o0 ?) l, g2 K! h
（5+2） = 7 G， 除以 20万+ \$ P6 c5 J. [
  q$ \3 V5 k* P: z+ @/ ~. Q8 w2 ]
35k
- h* ?. e- Z6 m* X, W& ?/ t
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
; x/ S( o/ l) ~: u* ~做下算术题; _* e7 P% D2 U; 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。 ...
: ~( Z" A% X$ n, o
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
. }0 a+ m3 Z) s做下算术题
5 A# R) I$ l' }# y“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。 ...

0 ?# Q6 [- F: c; C, U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。
3 J1 b8 F3 x/ ^+ Z. |% {3 ^9 J4 ~7 L% m0 ?( r' x
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 01:046 L% v3 z% n9 ?6 Y5 O
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， ...
( a/ D+ L2 C, t2 W" g3 d
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 $ v; g( C- t" {/ T3 Q$ n1 ]& a! h' k
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
3 e4 R7 K2 K4 k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 P$ _/ e4 n2 T' X9 p$ i
, q7 ~, B5 J/ ?' M( U9 N1 S
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 Y6 }$ k1 ?

/ T/ v9 m1 h9 v2 o, }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
4 ~) z7 w; |" k2 I' 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。# E' e* W$ a0 X& B0 R' C( C% C! @

* r5 r1 ]9 r: o% C据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
" m" k, e. f! U2 V
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/ K2 Q+ b$ w7 F) `" C5 T; O. f
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

9 c2 p0 x" W) c& c' P4 n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
6 J$ T; O. k: d  A: Y: e& ]# L相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

" ]+ e& Z) B# @+ d1 V! P: r
# d. J' e* \0 J5 `$ X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。( n5 J- O1 c' {) j9 l' u! u
“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。! |8 t+ n- P+ m" u
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。
2 @$ n0 G0 R! T" R/ J# ^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？# {1 v' w" Y+ p) L& G" c, V$ h$ Q

, @) _! b5 p9 Z4 X* ~/ _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。/ I0 \3 p% W8 V6 m. _

. }: n& l/ ^: `8 j8 k
( C' J! q- G# ^/ I7 h4 W( \4 M
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
: L% W# k  r5 ^; W+ m+ C0 {8 h有点意思。% p( h5 k7 K* `" O1 G
“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 ...
8 K$ X0 K- ?1 W2 C" [
6 `9 n; O% s# Z. {0 {* Y) 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, d* v( l0 ^" m, c$ A
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 ...

4 w8 x) D6 Y: l7 w查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。9 M& O. N- b5 w
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
2 ]" y+ j9 A) W0 ~, E; m* P做下算术题
  f, X+ `" L2 {/ F* R“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 d1 [8 J' R" O1 R( i% y$ `& k6 T
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。( }0 X( C( E, G) v! E$ X
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% T0 W0 H3 b& D) H7 K3 c
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 ...
* p, P7 p( u3 D. A1 M7 O3 y
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
4 u9 N4 W' b! R$ i) V3 @% Z1 ]0 E常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
/ j% e0 p; W$ Q' y( i/ 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：
. t8 d* k$ q1 m1 j6 w0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
. }% n2 z7 m# ?& q' U0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行' k+ ~3 A5 m# {
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行3 I& D/ L2 T, j
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行3 T0 j" W, V7 f3 @2 }$ W
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
- ~: s1 E5 u+ X2 h' R# m, s1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
4 b8 W, Q' O: }/ ]+ s2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
- }" s" v/ W( ?  K# w: i% r7 b. x) }$ b* Q% N, }0 W6 d4 p: `
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
% u/ R( D' r! u; P9 v$ `% I' [
. E4 X# i$ R2 o5 r
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 17:124 U4 v2 c/ `, G  W; R
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 ...
# _- T' J- S6 p9 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; ]. l5 Y# B0 E  E) s. _  D4 E" u
我说的是需求，不是技术

/ @# S3 i4 `' 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 2 V' u. f% c1 W, T2 m4 g  r' G
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
# B6 {" W5 y& ?5 |* G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 ...
  J8 \, n0 C8 l. Z9 J- n

  O% @2 A& c2 e" ^0 l5 @: f: m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 2 I* K9 W5 @( [
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:361 m2 R" S% R' s
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。

0 M" G4 y2 y0 y) C! y; f" {3 o( P: i$ a, q# ^6 y  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
9 w$ C* u5 H3 H2 r- F5 U" v$ T/ a
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
4 L3 U$ V+ v" Z) ]4 G4 ^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。 ...

5 x9 {' d3 ^2 Q9 X3 f) Y5 U. J9 g0 |0 Z2 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。
. _% Y# {; N5 K& o' a4 c/ v
$ d  ^- Q) q8 ?! Y& t7 {1 ]: jstar-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
  t$ y9 w9 \7 j$ d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 ...

$ |; w" I$ W' y. j- C% o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
: p! J" a' N" b8 {( m' ~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 ...

+ u! ]0 O: Z. ?1 ]6 q2 C6 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
2 d& @& C" C  U& k  A
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20; X2 A* T4 R0 Y+ w% t
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
7 y! E8 x+ P; p

1 z8 h& v' e# V8 khttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number1 [3 Q6 n4 S- P2 L- c, \( t
. b/ g2 s( ]9 S2 \2 A; U* F
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。
( ?/ i8 ?/ p; B& a4 i1 u& B5 {. h6 `1 p' t" F& ^
这是后来的一个增补的文件
3 q  X& E6 E2 t$ d1 C1 ]0 E% S- ?+ s  P( {) j. u$ N
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf$ q" \4 x: ?" ~$ K




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