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 + W! q2 v9 N% ]6 A0 B$ \* c

) D: U+ M0 i8 a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。
/ K6 S/ a' Y9 H
* w3 P# a3 [2 x. W0 p+ {  h* A马斯克的这个项目要建两层卫星网络。) {& \2 a5 S+ Y  O7 g
1 {: s/ u5 E) \$ D5 h. z$ 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。
0 @/ Y: u5 y3 J9 s8 `- e# J4 ]1 I1 t/ ~6 d9 [4 V
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。$ X4 P  g1 ~) ?" q9 f$ m

: {0 R' `) h$ k  P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。
! P% \8 w2 w! h# e+ G9 p, I5 V: b5 l0 _& n# }2 Q, @* W! i
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。+ c+ }5 P- V1 ^& L! {9 o- y" x

8 F* u8 \% ~+ K% U8 ~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 }/ z4 p" y$ T/ |& _
: H- l7 y1 O( j6 i1 U  C
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. F3 n7 A1 |/ v/ O
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: |5 W" s; h- l: }! B! v
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
* @; i7 A6 V1 K0 |+ v- i, Y' N) W) y) @
做下算术题& e$ r8 O$ [, ]& _+ b8 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。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。”; |. \6 A/ Z3 v: j3 \

* W9 I% y( x9 Y1 }; I# U9 \4 O& {1 i2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
( K/ l+ m1 ~. \/ P( }- N5 e2 e  S  P0 m, Y
地球表面积 510 million sq.km
$ G1 }: C4 G0 S2 N
1 y) t! K2 H5 W3 ^不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km' `; m8 V( e) [0 l: W% N5 }
7 N0 n4 _8 M# l
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
$ T8 ]& _5 K/ Y& z, `: W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？* }3 q$ I) O% \6 ~

' S8 R& S# H/ G2 E（5+2） = 7 G， 除以 20万1 m& ~: `! }9 n. K- o0 F8 e
$ Z6 b, o  h  K( O
35k- h+ S: b& y8 a' {' ~" j  l
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:255 ]! E; z1 N! L( O5 k
做下算术题
, c5 x: b5 H6 j& 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。 ...
' ?6 n6 p, M( P7 @) {1 |" f' f
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& L1 K7 C' s- z
做下算术题
8 w# _- K  {/ ^“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。 ...

9 m7 X# e5 C+ ]+ F9 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，大家散场出来都拿手机出来，结果电话都打不通。
9 O( g' E% k8 x
1 `) ~, P* [' K$ r1 q  e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+ Y- ?- h% L$ k' S/ j
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， ...
3 J0 r# t/ f7 Q  y, i' L" U( |7 R
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
% U0 w5 M3 i" _/ P
晨枫 发表于 2018-2-26 13:468 i( X4 Y( `& w" p5 O# W' `
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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& ?4 o0 L2 v# C, ^7 `% f- g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。
8 f! n. T/ J  u  I( ]! z' ]
" M9 H# `/ {" 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
3 G4 O1 [' ]1 m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 w. u% L0 f8 d, p
: [4 i2 V% z8 h! M2 i' k2 F- b
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

, w$ ~/ }& E8 L3 Z, Wintended 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
, |  L, m* b$ {& p2 t3 Rintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

' B8 W7 q! p4 k' A4 W& P9 h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( T8 Y/ ~: [, R9 I8 v& c! S
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

' U$ `6 h0 G! O9 @6 L) J+ S2 m4 y2 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。
$ e& m3 u, Q& k1 J0 h6 O“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。2 R: ^  f2 B, U$ l/ U# m; I
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。
' n# r- w  [8 T! \, d  G9 j' K) r5 q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？
; K) \' v9 Z- _, _1 z+ S' ?6 o% `- i+ G- a# @' 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。
* }6 n  C: H; q- W
+ w# E2 i4 i$ P- N, B5 B4 F
; \$ m3 F) [) k% I( \
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26( w. ?( h; ?! `. m
有点意思。, L& v, X/ c+ M5 V3 e6 e" i4 r7 z
“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 ...
* C& Z, t8 p- k  b
/ ]5 b0 w1 [4 L4 t5 i* D0 e# l
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+ k5 f- t' R+ ?9 H
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 ...

" o! F+ E: a2 ?4 c% m6 j: x* F查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。7 a! u+ C  z5 }, U% z' a
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
+ b" p, f1 M& \% V做下算术题9 h, |' n. @' J) u6 E& o
“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 t+ T* @( L" L# k3 o! K& \' k. e
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。1 r% E. D; ^% c
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
9 O* [! C) C2 ^" q0 j! S' ~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 ...

- J; C  M0 k" n+ O+ @8 Y/ t) O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 17:018 F, C" P+ {- |  z) a7 q5 h
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

" s+ V( R% s* n+ J9 T# h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：" D- p6 G2 t% k/ ^3 Q
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行- W0 j- N5 W# T# d0 I4 l  ~
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行6 h! n+ w' k* }
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
6 |4 Y6 D- B$ s6 Q3 n6 v" m  d) o0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
; E6 x: a- A, `2 j' z4 p0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
! g, o2 H2 r5 j6 \4 w1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行% y8 W. p) }, E
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行- w( Q3 \  H+ h( r5 h
8 R* @/ j1 |8 \: f: |+ J2 P
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
' n8 ^* Y4 u$ J  S8 n2 F# j$ Z9 X$ U, X& f! y  T9 p$ j4 ]
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) X9 u3 S1 S3 O$ ?* V5 w# [' e1 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 ...

& O+ P! N9 O0 K6 f  z2 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! A. E5 s5 W6 f我说的是需求，不是技术
! G- C" t, J) ?7 ?" @; @6 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
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) x4 f, u# H. A# H: v
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
, m& `" R& }2 U; X! t6 L6 E7 `/ Z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 ...

& n8 F. h2 @) e9 ]( s; m1 r) L; J  a2 e( 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。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 Y$ [5 s* B- r8 O: B+ J, `, |
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:368 W8 m' Z2 f0 _6 N& K
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。

' ^4 W' @- ], B$ p! \0 y1 y- B
; N+ u$ W1 f! T" o1 v4 _$ M0 G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
! k0 R7 l- ~" T
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46* z. k' p3 t& H0 B  E; H
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。 ...

: ?  E- a' a) v# B
: N7 V, h/ I+ P0 N+ N* r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。
( U. I8 z  q- r# V/ b
6 C0 n4 f) G2 [# G$ u- m: u3 `5 K4 rstar-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; b( @3 h" Y+ C1 ?+ u: i' W* X
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 ...
  N8 N; `" G8 K% R* d0 X6 J
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 18:015 Y0 m- i- {( 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 ...

/ p- F# `/ |5 I9 e3 k5 C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
( b9 O" l& ]- \/ |7 l3 A! \; R
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20/ `9 ~0 S+ m! i/ i! K; E$ l
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
, _# u1 V5 }3 Q

" _( q! X: |& ]5 h& Ghttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number% S) L  k) T! J$ E2 O

5 c1 N* w8 ?1 c4 A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。
! N! y# U" R- k, D, @# h4 ~) e5 S. Z5 V- k% o* A! C* Z. t% s* r$ `* o
这是后来的一个增补的文件3 J) }/ N9 L8 T& a3 N0 C) S% X, w4 g
4 h9 E, B0 w. S+ @
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf- e! {8 S; ~* b7 b, |4 _2 K1 X




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