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 4 g% ~7 U' P! j% q' g- k

7 B; V$ }; Q, R1 _) i" V, d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。9 K7 E: H+ I3 G; B3 W

. @# Q6 M: l% X, f0 O! ^' H: U马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
2 a3 I9 R- n2 Z  E- n! D: w8 F* D: p8 W6 D( d2 z# `3 c7 }2 Q! d
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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7 f- v  l' Z/ `: M7 R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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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。3 k: m; _  Z' @1 }8 _+ w

, s0 [. R( U( b+ h& |6 zV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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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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; P( V2 y0 G, n7 f' y" H1 F$ A/ k
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 / f  u( M" j/ ^3 U, P

( U2 [( R- v* @' J1 n做下算术题
* h9 a$ j8 \$ 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。”
/ [8 G# N2 {! @: W6 t- O
# M4 G. D" s9 @- Z- Y2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层4 M: Z/ p: \# R6 R* r
8 Z' \0 F8 ^4 Q, j; o
地球表面积 510 million sq.km2 H& Y, t/ ?; m8 W
7 m. p: V& B( ?, c" Z
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km' {$ u" ^0 o  h, I2 Q+ l0 D

2 A, R* x  s* g+ ^! b% y- ~1 Z北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
7 }! x, K) D! {) B! E8 F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？" e6 s9 A" K$ i, V
( o* \# O* r8 q% I- s. g
（5+2） = 7 G， 除以 20万8 v5 @, _( ?1 D8 _, `( U; A& x! b

, G* P! S# h3 Q, c35k
3 b+ M* v/ u$ M1 j6 k! C
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
6 ]* T5 f. w+ t% f; [% C5 d做下算术题
( v+ H$ z& `7 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。 ...
  H& F' y  v: c: e- `4 Z
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
4 X9 b$ f# L" U$ c做下算术题! [) P2 m$ F% N5 \6 v, o8 ]" S) g
“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。 ...

+ Q1 h! X& J. h, R3 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。
6 b9 q1 Q) U& Q7 N# P% n1 k# K9 V# j0 ?8 `$ |3 f
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+ J( t7 H) O: p0 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， ...

" P% y$ S' X% u9 q; s, Kso, 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
3 t0 M5 U1 v, t7 K0 N0 _: Q
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46! p! w7 V% y9 @+ A- I: F- k+ Y- A
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 ...

; b8 O/ }$ i' {7 I7 h% `0 G0 Q6 n: o- x3 X1 i7 t6 U. H' N: }
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。& I7 R7 l$ w! B. [# a8 k) R

. h1 g1 l2 v$ K$ i: ^* L3 n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
( I) M9 Q# B; k8 |) G; P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。
# N- u& v, V8 P3 }4 o8 s. h
. S( d# P* @  ^* @2 B据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
% h* t& }! q% I% @
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 03:302 f, \5 `' e6 y* [$ p& C' d! {
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
! F+ W5 K$ _- X# W0 p( I" w
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
3 S8 Z8 u- I& G4 o7 D0 T相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

4 k; L/ U) ^8 S2 a5 `! R1 K5 Z/ J% t: g: o/ o" C
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。
/ w3 e* n- w3 _( E. z7 q) E  i) `1 @0 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，理论上“阻塞”的问题不大。% b, p/ ~( _1 V6 W; }8 l
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。7 C' n/ e0 v1 a7 H/ J7 p0 Q9 l
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？( S: i0 q; [$ S& Z- V8 [' [

+ Y# g. }* P9 u- R% g4 c8 y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。/ `' }7 G9 T* I
7 [' B$ {9 V% u# m, J2 w+ y& C
( _! z% W7 Y0 ?* S4 Z
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
7 h. G% X6 q' q3 y' }0 x% c; r; \有点意思。
0 v6 V) S6 \8 Z  E. w6 h8 o  K“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 ...

) Y2 F, a5 B+ |$ K7 u
1 m) e/ N1 _) o& D; l( w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; u1 o6 f9 T! K: n
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 ...

! d. [) w8 }% z: S8 A7 `& n查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。# z  y6 i/ S* _. Z) z) ^7 g
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
9 j( i; z; i5 I7 u- n9 w/ N' E: H5 Q做下算术题
# h. ?' N) }+ ~" S! w1 [; {“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。 ...

% t2 W/ `$ k0 z6 p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。
& `/ T. m; t$ U: Z, x1 i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
+ ?* Q2 s! R- ?% l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 ...

/ ^: c! l1 G! y( 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
+ G/ g6 H& C9 i7 k常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
5 Y# B) V% 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：
9 L0 v, S7 u2 J) s2 z+ c0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行0 L; d' k% u5 s2 L
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
# P3 f, W+ q' X6 [0 Q( V1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
* O/ E0 V9 I. r, Q5 I0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行6 b4 r& Y/ S! s
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行; M- j' m& L, L! t$ h2 D7 ]
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
8 X7 T" q/ ]* x* e3 j' O2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行8 ^7 T9 H* d: b) O3 n8 a9 H; c

% o& U. M+ I4 p其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。! F, M$ H; n! R+ G( t
, F: C# h: N; i2 o6 L0 K
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" ]5 u9 M0 n  M3 p
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 ...
3 l/ U; o% z, E8 g& S
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
! l& @# p4 X) J: m  ~我说的是需求，不是技术
4 B6 |5 o. j1 d, I+ o: x" v9 u
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 , t( ]3 u8 d8 n6 m! }+ f6 X
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
, w- ]# K: R- X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+ o* Y! e! N4 p- A
7 V- B  v6 M1 C7 q. ~+ n: n1 G1 `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 1 u/ G: w4 K% h9 U4 H( l4 }4 o
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:368 Z  b& B" x; T0 u0 u) [7 A
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。

/ S4 i) C- C9 |' \: c
$ s; m: x% [7 v2 Y3 F0 u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 : H7 U' H; l" ?$ y) {& R4 U
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
# d: G. ]% T6 X- ~! C- v  Y$ ?% n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。 ...

0 a' F4 G, ?/ A# f1 c$ I( ]
5 ?/ ^6 a& x  u1 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。
, e+ I9 Z5 D6 L% l$ S3 o* x4 m2 A. [: B& B% d5 q- Y* m- u/ P
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 21:069 r2 O- G+ g- A, W4 W4 d( Y) _, D9 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 ...

  U: m) s: Z, N' W  E7 F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) V! u8 _! N$ M5 m( 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 ...

9 G' |" r; |* `8 c9 Q: I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 & |) v& r# [2 @- T7 ]$ `
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
+ Q0 ]" Z% Q; O1 T, P0 V8 F* y0 }他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

8 N: C( G9 Q& P" p$ Y& g+ X- i- L3 n) {6 O
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number! G' Y, L8 @# k1 A1 l
7 H3 r6 n) R+ [
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。  C" ^) o7 b* x9 M" O- M
/ w5 \2 e) l* h" G% }0 J( x# n
这是后来的一个增补的文件
4 r) h- n9 O- {5 m2 T0 I7 i9 C: r. Y1 t* A
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
4 _  `5 T3 f4 U' [



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