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
7 \2 r- p8 V' O/ m& p% F; Y5 ?. a- R6 M% o) C# m
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。( k1 @: z$ M3 ~. f5 m7 k
7 ?7 s  P: b' C' a' w
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。2 |7 v4 y7 b7 z5 {
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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。* A0 E4 _1 l3 b' ]

8 c) n1 y- ]# [9 E" }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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" {/ i* K& a6 j5 Y" 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。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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- y- @  |9 H' P0 v& }' e0 uLEO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。/ ?3 A5 x  z: O: ~9 U* k
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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。1 ^. |- ?; q7 Z9 G+ M; o
1 P0 i7 p' ]; O, G9 P8 Q& m
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。  / e, `" _, n! p8 x0 S% G
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. v# H8 v) V$ k3 ]. }2 H5 h! Z" B3 T
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
4 n* y9 C/ H/ \( {' b
/ \4 A6 g) C+ T, @6 p做下算术题- B. P- G- W# r% c" z
“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。”  @* w0 D7 ~& X6 ?4 Z
5 H: F8 I, H/ f: t- G/ R
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
" Z+ {5 |' u3 ]& \& P9 e4 r& V; ~  j, m0 T% U# r
地球表面积 510 million sq.km1 t7 @; f# ~, \- U

1 n1 g) x2 `9 O! A不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km) ^" b. m$ Z1 ^
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北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星& Z  K0 [; c" v5 Z" }# [/ ]
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？
# k2 [9 e( p& n* j; _( F# h% b* D
( V! A3 I% H: X7 i4 f（5+2） = 7 G， 除以 20万
1 @% n8 f! k& Z5 R- Y8 T0 Z) O! A6 t8 N  m9 ?
35k% k; B) f# J# p$ ]7 \1 ?- Q
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
1 K* Q' k. x: |8 h- `5 e做下算术题
9 F7 i# D; |2 D/ R! v" z& 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。 ...

2 c9 {( `. ?) z1 j  \5 W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
5 e/ i! [9 u* \: `& }) B- T做下算术题
2 t: Q% B7 b- ^* @8 @“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。 ...
; W- H8 |- V$ d- h/ T* u# l9 a/ |) ^6 e
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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  d0 @6 O7 _& @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% c: V  c$ Q$ E* r( J3 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， ...
" x0 O8 t% L( v8 y  K
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 2 ^* {7 ^4 _- D% M
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46# V1 ]3 T0 }( s5 Q" M0 }
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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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。7 i* w. ]1 E, t0 I* X8 D1 Y/ f" v6 i5 W

( Z8 X- `. M7 K- D4 R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
8 [7 T3 N8 l+ m$ X/ o% F2 k- m- t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。2 X! X& a: @1 k' l- [* |' [; }' r. Q- e, K

1 z+ k% ~" G" K2 }9 j: ^8 t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
3 \! P# C6 v+ y2 Uintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

4 G- I0 N- K/ @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
1 T  M+ n: W% i( x: X  K  O相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

: a3 A' H/ q- R( t1 h% e2 {- A& Y, N. C. h2 w% x; n
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。
1 d+ Q5 ]6 `3 v2 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。" Z* u* R( L, o* M0 p" Z
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。
. d* A7 B) S: U$ g3 {9 z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？
: y2 C" r0 [& N( Q* C0 _$ R) C: W5 U0 \  H6 f
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。
2 C) \6 S$ {8 z( x, ^. h! S
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作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
6 u( r! v) d1 q+ d1 V- ?" x有点意思。
5 l0 I) O3 G  ]. 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 ...

/ O9 L+ g* I: m; y" f
+ ?1 Q( x' P. y5 o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 07:001 ^% h# a1 `- ~! P; a# 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 ...

# V" U& z" l" S9 j9 y) m查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。. U1 M* M8 N2 |3 C: l
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# ]& t0 X6 c. m
做下算术题# q6 w6 x6 ?/ m% C
“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。 ...
3 R# ]. N0 ^7 N9 I4 \- 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。
+ D# U1 p; }5 g2 d, h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
7 u- E; A9 X3 Q! C0 K  h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 ...

0 L+ j# U* D- Q  K6 \/ E% Q! P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, X& y$ `( n' k9 e
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
  u" j3 a1 j0 f! e& E
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：* V* [1 v8 G* x) {  h6 a
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行  |* [/ L7 E1 D2 h+ y7 _% R
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行# Z# h4 t' y  K8 i+ B' K, K
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
( [% g$ v4 W# l0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
2 `6 k4 ?: b% c. Q6 p3 A- b0 ^0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
$ p8 F5 B/ H- S$ o1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行$ k/ D4 _/ d2 {& ^
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行7 J0 t: _" C  U: R" v  }5 l% V
+ o3 d3 A2 B) k* L# \. |' p0 i
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
! @  H4 ^3 e6 H# g+ g- w3 d# W' k& W3 r( r, K- E7 T2 J+ V
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! }/ B& q0 _9 G9 v% n# _
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 ...
; Y! v" V6 k0 j+ g5 d
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 f( y& {* h# |0 l- q& c
我说的是需求，不是技术

: t5 y' {$ R0 z1 e$ H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 0 U; k6 c7 R; X, K: y0 [
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
8 ]( \2 W: t0 O/ ^8 w5 v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 ...

. o' T* c7 s( V% S" \
3 o! q5 _/ C" E1 `# i: P. `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
4 h( p) T6 F2 I; X* c7 ]5 ~0 L; l
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
9 \1 k  q- X/ c8 I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。
3 e, Q+ {) o$ e2 w) s

' V* ]4 @" K! Q  G' x: H7 Y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
1 H9 B' g* W3 T' {9 y4 g
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
3 A( O+ N' [) U. 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。 ...

+ G+ C2 C! \* f" s4 _1 s7 C
$ t, i4 \( ^+ 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, }! j6 M: c* {/ m0 \
6 P) A9 {8 Y( ?: e- e4 @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
. S# H) y2 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 ...
% c& z' h! H. N3 |: @7 v; S9 P( u
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
) W. P, L. [; a9 v  N5 B  G9 \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 ...
$ \: i" z: L8 G0 [/ R0 K
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 / g# N; I* R$ L/ W3 R
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
: x" `2 _) g' p他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

: @/ K. F+ G, H% F# x2 J+ t& ~) q5 r
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number: p% |/ k' X$ x3 l8 t" P. [2 e% _- V
; j4 ~% n9 s7 u, u
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。3 ^# L! K4 I& A* _

- ]4 F; t0 ~% d  ?$ ~这是后来的一个增补的文件+ T, I( S% H+ m/ A

( _3 c9 w; `, h0 {3 E' rhttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf9 l2 L' X9 T" {" e1 n




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