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
" A7 d# q' e4 p5 ^5 S1 B* ^4 y; c7 v& g
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。
# ~) d; Q) }0 J' n$ @3 @
: y, q  v  `) ^* ?马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
: X4 E9 m( B- Q, L  h& ^
. V5 q! J2 P/ _: s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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2 j. Q' t. @" {. n, Q9 u# L8 l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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5 {% Q( K0 m* j. X" e, M4 \! 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。; J7 C" v6 P0 O+ ?% o& ^8 m# v. a

0 [( a( j6 N* Y5 C' n  M' jLEO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。
) z0 Z( j4 y- l- z
" }! x& B$ |# {0 {% v2 B% mV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 w# e+ ~7 ~4 |- v+ a
& d9 M0 T) V: Q
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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9 i+ v/ p: {. S3 @
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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
! n+ r2 A/ s. D' N, K: E3 p3 @
$ `/ c0 D/ ^3 V; H3 e做下算术题3 w/ C2 d9 T5 ^
“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。”+ Y; d' W  U" f4 H2 {- p- k

. P% L1 g# h* Y' ^4 x: g! D2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层8 u5 o5 `/ W2 _* z# }

* ~# I. m& ~* X% O% y0 p地球表面积 510 million sq.km
# w. ]  N& R$ Z! T2 l4 Z
& s$ i# S0 }+ a不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
7 M* j; o) L3 U
! H" k8 _  O7 [+ ?9 h4 {0 j北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
+ ^8 a2 s+ F. r9 A3 h% [# `% T2 A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？" s' O6 r! p4 w
- ?, F, ]9 h' a9 i
（5+2） = 7 G， 除以 20万
* Z- f" ~' @; m2 B' A# t
5 _2 ~" U9 v0 ^: g$ w# I" s35k
; Y+ {/ q4 l+ g8 R5 Y: n
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25+ H; t% S6 ]( M7 G; G6 v
做下算术题
- t' _& z4 z, 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 h) `8 W( u! q" C  |1 {, k+ ~$ |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; i, f1 s! @- _3 g: ^
做下算术题
; _; P6 f! x7 W2 N2 ^0 B& l* m“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。 ...

: K0 ?2 Q9 E# y! t- d& a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。# D+ M5 j5 f! n/ C1 l. N% y+ j

, M6 i% S7 L9 n8 d( 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 01:044 ~# Y) i  d' I$ L5 f* r# M
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， ...

1 j" c" x4 Y7 ~% xso, 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
% }" D+ r. q3 I0 \
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
$ w% W4 m! Z( l  s+ g7 q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 ...

1 B7 V, b# `- h+ \" h# F6 O0 X" Q+ E7 w" b8 w1 [) ~, |6 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。
! S, H. x' E' {2 c% K
6 n. f: m% {8 P* `& q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
3 \4 [7 H) S- b1 r6 I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。# j: s& Y5 {% U3 K/ z$ e- u4 H" Q
6 x, J8 f5 S3 d8 b- j( [* E
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, c. ^, O% F3 c; Z0 q+ G. y. u
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
2 K7 ~* ~, z9 k7 A5 T9 @
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
! K' @  D3 ^) q% r( h+ F5 L$ a相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

! X3 h- N. Q0 y. Z6 s/ R* d; i3 c  o) z& y
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。
" e0 X% m3 L2 d  T! w7 ~6 _3 X“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。4 T& A. y1 s& @, d; r: c' g
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。) A' }- j3 f. d4 g: T( 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？
" r( `6 W4 Y9 d# J/ o4 W/ s: F* Q! m+ I+ e# K
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。% K% z; \8 L5 \! ~  |

3 k" ]2 Q; e# J/ z' u. y( w8 X( x( b. r* }1 a2 \. t; G
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26: V" }6 L. N; B* B8 ^7 o' B
有点意思。
. D3 Z" S% o6 ]$ Q2 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 ...
- Y# ^" d6 q1 T! s! |
; }) i  x& ~  i  X% Y7 h/ u$ 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 07:00
6 M7 v) G0 [# B8 u' d# k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 ...

" ?- [) g& U( Q9 M1 V+ F2 V3 b. P3 _查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。+ t5 d) ~: S5 b" ?; Q# s4 l! k
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$ G/ k! W. n0 ?$ ?0 c( A
做下算术题( ~$ J- f, I9 d& [, K; @; 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。 ...
  i5 f8 h. J  M
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。
+ j0 K9 Y8 Q0 _, a* K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
$ S" ?+ G4 b6 `$ u) e: 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 ...
' l! ]$ ?! a/ ~* M# b$ R- U6 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
1 d7 j8 N, M6 e# W/ E2 o8 R常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

% C* ?( ?" Z" V5 m. F2 s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：
0 T6 J5 f+ g3 y  e6 N' c) }: J0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
) h, p( {1 J, y- \0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行+ t( E& j$ M/ ?
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行" Y. F# q# I9 i; G2 y4 c3 i
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
; z1 H, ]5 \0 s* m. r0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行2 w5 h0 O, t: U7 o
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行- q7 g6 ^$ a; |/ @( T3 P- ~
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行  G% [+ e1 }# P' @6 T: }/ P/ {
: F! k* Z2 j! P8 j0 e$ c
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。; G6 n; U1 g: A! y' b$ q! a

" ^5 d  B! u$ e% A( 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
5 T9 _9 m9 w+ O4 ?* 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 ...

8 l# h$ _' p% e0 \! E+ f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! V  B  d$ e7 a$ q2 i6 M
我说的是需求，不是技术

6 j9 X$ M/ x+ K4 k% u+ c9 \: `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 ( s7 T7 _1 I, {! {
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50  m; _* d$ _0 d4 H0 `
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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/ I: ]: p: b# T, \5 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。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 . G( ~. E+ w2 H, I
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36$ ?% ^9 @0 F( K7 N3 N6 W& t% o2 F
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。

1 {4 P4 j6 a* L( ]4 O* ]% ?+ t9 }
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 ) e0 g# W/ a! V( \
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46" W, ?) N0 E5 S) t( v
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。 ...

; F% o( p" X2 I, z, ?2 I# V/ C3 n. a5 f2 i4 ]# O+ l7 P: K
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- J* L/ z3 }$ [
& r( L2 `' j5 B( d( [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
9 B3 W' D  V$ f$ U. @: @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 ...

6 B! f( H( Z! A4 g/ j# b6 r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. S7 J9 ~; J3 V4 K$ D
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 ...

! e* m+ H2 J- q4 X+ s7 z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
7 W) K6 T& m. }$ h5 W2 y
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
% d) [8 E, M) c/ a, e- |他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
: D7 [  Q0 H. l# G0 T2 f& _1 c% Q
1 ^& F4 x9 B- T/ o4 r/ {% ]
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
: V+ Q1 n+ v6 g1 W! b1 X. o! g% C  S5 K& _, x
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。: ?6 I, b! k. s- o* K

9 |( J# t& J8 D. ?! z# g: Y9 t* U这是后来的一个增补的文件5 B6 G+ T0 i( Q* c

. A8 A" Z  ]! L$ x& _( `. E* \https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf. p3 e! g6 s4 I




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