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 + a! X; ?; Y1 B: A/ w
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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。& j, I& |' @$ {" k0 G9 y
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马斯克的这个项目要建两层卫星网络。4 ~2 |# O" q6 n( Y. E8 f2 Q6 x" z

- a1 {6 k; P: O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。: P0 @& b; _( I1 t" U) h6 j

1 L' ]3 A5 A0 n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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9 ^! E" h8 G/ e" x8 f; S2 }4 m5 ?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。7 |8 f9 R! ]7 b3 W: m' l$ B
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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。
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, {2 y1 G8 B7 K; o  ?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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2 j" m6 X" j- J  c7 `' J8 `4 A4 |; v: E& I9 S  C* r! F5 s
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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 h( R8 f6 `  D. V; ]4 z

2 s5 E. d( @7 A& t做下算术题8 U; I+ f* r* g6 R( @) W
“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。”5 Q2 m) E! U5 e- J" I

" \9 _# V6 J4 m' P! ~* e& M6 |2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
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地球表面积 510 million sq.km
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不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
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7 N# }+ L' J$ O/ B1 Z2 M北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
% i6 X7 q/ q2 n5 @9 C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？: `  B* E4 G1 E
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（5+2） = 7 G， 除以 20万) r% T$ |; b$ n
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作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:254 N6 h$ j" P9 Y1 Y/ a# N
做下算术题* q% c% G' o' O3 ^
“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。 ...

" q; {! ]9 I! P1 l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
" A8 u$ ]* W+ p3 ?+ B做下算术题
9 {8 j" ~' w" I7 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。 ...
1 a# Q+ h1 ?) 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。
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9 S6 H  H# ^$ E; E7 [; B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 a0 o- b# M9 p9 Y" c
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， ...
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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
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晨枫 发表于 2018-2-26 13:46: z4 R6 q6 T* n! u9 h
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 ...

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7 S0 i$ c3 w% Q: h1 X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。
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$ ?! h1 Q! p' Z! K! L, ?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" Q2 W/ _# y" _, X
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。1 k) T0 |3 C7 H5 {, n

% E; E5 l) e( Z- m( R0 m4 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/ f- Z/ d1 i  t+ G* X7 d  H
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
; `5 Y1 m, }  [2 ^- ~$ h* T+ H3 b8 m5 G
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
' H5 S# G+ E, i相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

- ~5 V, Y* @' _/ `" ~
9 l2 G2 f" b0 o1 o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。
9 ^, U- x- U" k- s0 p“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。" @% o' ~$ o" o" m
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。5 E  J: V* @- [0 Z( G( D
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？. A* A4 n& X0 ?* R$ V8 Q

! u2 e0 E& q1 X* d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。, d2 R. v2 q4 W
- s& \, [: d" G  L* m0 U
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作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:261 d; D0 Y% W; J
有点意思。1 k& b; M& }4 u  a" o* E' y
“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 ...
, t) }4 \! e1 k9 g

: V; p& R* u* g* U2 ?, n: F8 b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# g# Z( l2 S) }, q
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 ...

& Y$ N0 h! z# \6 d; d) ~查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。( \3 q1 j$ X/ v! e0 W4 D# c
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
6 y: A6 v+ E6 X: n4 ?, @做下算术题) u: [) q# `' 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。 ...
& m0 b" e6 n: {% L9 A* [# d, M, Z: C
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 S/ p7 ^8 ~! Y8 B4 |1 Q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 11:508 `, a# X: X  p) w; ^, U# w% 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 ...
$ L1 \0 C. G( A% L3 g( S" ^2 h/ \
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
5 g4 ^8 t* @1 S+ \4 F0 u; _3 |常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

" U$ @8 T$ L: ~8 j' A' b9 J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：6 ]2 X# X/ X) S7 a$ w6 L* v! y8 c1 t
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行5 e+ u$ K6 \5 q3 q3 v$ B2 a8 I7 t
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
7 M  P9 c/ e: d! U' d' Z9 `1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行! E& m- Q) R1 K+ e
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行% u1 l- C+ b( M( h! g7 v
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
6 C( @4 b/ P0 v4 L/ Q6 {! P1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行. U# P0 g- N0 |: K
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行( j/ {  ~( P  N# c

6 Q* J! ?( E4 N; K& L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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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# R# v: x+ E6 u6 I" h. r+ I
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 ...
' p; p$ o( J' p
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 17:292 O0 G& @- v, a3 u0 k
我说的是需求，不是技术

# }* b. I* y# C% Q3 K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 ! _% @  c, i! L! X: I1 o
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
$ b5 A8 {# ?) O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 ...
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) P" r  n) u8 [3 E
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
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冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
3 i/ d$ d4 y" U. d  c9 r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 C" X# X) ^% H% e, J; A2 Z! e2 i* v* ?' F; }3 D
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
  u! F1 ^+ j$ Z4 h& A% m9 T0 D
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
5 r" M1 F6 h' `) t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。 ...

2 ^4 U: e  }) L$ m* M) Y
- t, k* e  \8 ^& f& n9 N# ^1 _9 n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。% K! D! `* U5 j$ r
6 G5 z$ H3 w% Y6 z: k4 `& ~
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
5 Z( E* _8 a" R, ]* @2 a! |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 i- A; D8 j' n- ^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
  G" e' |. L& A) P; U1 t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 ...
% D5 o2 f8 R* {
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
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陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20: J! J# l1 U# F) g+ x; v$ o& e
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
# l( B! B9 \) q4 B2 H& U2 t

- E" {7 r& U9 Z" R" r9 s' G, shttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
4 _7 x" h' V& T& i5 p9 r* E: b
2 ?+ p9 P8 l" A+ e6 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。
5 V0 Y3 z: A) x5 @+ x1 \* P
7 e% g4 g- Z" S& ^. e. v$ c) L这是后来的一个增补的文件* v- x: y+ }+ w! L
" Z) L7 Y8 D' c- n! y
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf6 B1 h5 O; E9 D! i




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