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 8 X9 n, u. K# l& E

1 M5 _3 v( {1 ^$ N$ i6 B8 U( 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。4 X2 ?: I, z% {; I$ Q; E; d

0 f' b6 r% c0 x! M马斯克的这个项目要建两层卫星网络。9 B4 r( m1 U2 t& k2 u, s5 Z

5 C4 J% ?8 D8 ~% M' V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。
4 T7 ~( N6 W: c9 }1 T- {8 Z7 c. p6 V9 {, B
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。
; Q  e& F9 B& s; b& S# l* f+ M' B& U& {% O8 x" a2 Z; Y
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。
( S3 y9 Z. q* b- H# \6 S7 X  J- M1 t$ ]# H  ]
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。
2 n" X" a' a  v( p( L) }" U6 J+ X3 ~! b/ C4 b: w- M
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。
, }: ^8 ]4 w( }1 \+ f2 k6 Z) }, f6 U7 W2 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。    v3 O4 s7 B; z) {' A

( X* g7 l+ x+ M0 c6 `1 W  l% }/ M/ G0 E% q0 C5 d) l: Z

3 f6 g9 `  N# K6 M8 I( Q8 m
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
0 G& T" t( k1 n) F* d6 x0 Q
1 v; f: [! @6 i- t/ `$ j做下算术题
: B" @0 [& d  f9 P& j“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。”
0 A) C$ s" X6 c% b# E7 |
+ U6 L5 f- }1 |7 x7 |2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层* m( x- m5 H7 N9 m' u1 N' l4 C- L( S0 v8 }
+ M. r5 r( a; C" h7 g
地球表面积 510 million sq.km
# S+ P1 }3 ]4 y: B. ?  O/ a8 x" Z8 a6 p0 C& F. F
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
- U0 ]6 h. a% A" k5 V4 t% C8 E( Z1 G8 r+ B) m6 O4 {4 ~* \
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
* N; c( ~& ]. f: g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？* m3 `2 g1 g9 r7 e& g
& N1 c. Z- @% ]( g  N
（5+2） = 7 G， 除以 20万
4 T- J# n" N  Y4 x) ]4 |- W; Z: I, ]" D
35k: ~. N0 q. L' W& N" g6 N1 |* d
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
$ n9 F* X" o0 c3 w% i做下算术题
8 H! e1 g' s! x5 m1 O3 D& S“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 R1 L2 \; K2 E1 Y. b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
* E7 ?4 G/ {  T; D: L做下算术题
% z: J# c3 R" i2 m, 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。 ...
+ o- M" T+ k3 S. ?6 w3 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，大家散场出来都拿手机出来，结果电话都打不通。
3 H. H4 O8 t! K& H; C
8 w8 R5 _, I8 T* r  ~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 01:047 v3 j( r& h6 u2 Y: Z: |' ]  r& h
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， ...

4 C2 {7 i6 T: N, aso, 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 $ n" W; `+ z4 g5 G
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
) L, B4 P- d' \" C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 ...
+ y) k3 ]6 t' H. g" W

& T: p: m$ d6 P6 F, M% 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。
" \& Y9 C/ w% S9 [9 S: v6 `, w- _2 o3 w5 A
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
- Q  K- e  E8 O# ^; A2 Z' B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。
9 w0 ~. M* Z$ g6 F3 b: U' {: R4 @; B  q
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

' V6 ]  s0 M3 Qintended 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) Q2 U$ P5 Y' T; K8 |' F
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

$ ^; P5 ~+ a) @' d5 @+ l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- g4 r9 Y6 Z: K
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

; X1 T) Y4 p- [. Z& ^9 P+ E
0 D& o$ u3 I9 m& M& ]5 W* p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。
4 o4 a5 J7 e3 S“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。
* |9 I, a3 q: T$ zVLEO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。( l0 C. }) U2 J
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？
9 I; _8 }7 O! ?& w; x( N. q- b
( Z/ T7 n' \' o& P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 d2 j8 m" a( t' A7 l3 \" A4 l
1 X4 `% v% v+ F1 m6 q& x: l/ z# }. Y8 K/ w
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
" y( |7 [7 O9 |5 C/ r  s有点意思。
0 ^: h- z8 `6 v“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 ...
" s5 B( o* D1 C) N  E! F6 ^) o4 u
* j* P$ @' X$ o3 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
" z' g5 ^* d+ m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 ...
% F* P$ N# |: Z( G
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
" o: u7 a3 \% _& |* F隔行如隔山啊。
作者: tangotango    时间: 2018-2-27 10:15
pcb 发表于 2018-2-27 00:253 N1 O/ K$ H" [7 E" |6 f
做下算术题! h& H: F* B4 m$ u& n( C1 J6 R
“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。 ...
" D4 y; L$ e8 z. m% }; W& ~! A7 b7 ?
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。5 E/ ^9 m2 K. Z  \1 I# n  g
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 11:500 x' ~& m- v3 K% Y1 \# M9 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 ...
+ X3 _; r% M4 c$ f5 P- d4 E
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* U+ r( K2 T9 @  H8 {
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

, R) D0 `' \# c' o/ k8 B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：$ D8 f4 c3 s+ {& V# i; V
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行, t; j+ Q: h7 m' T; d6 K  c9 m0 W
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行+ R3 Y% J- ~8 J- T5 u. {9 w
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
# B. Y: f3 c( C+ ?2 T% D0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
& B  D! S0 D; T2 h; J' C. k9 x8 H( U+ H0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行0 C7 h7 O. t2 d+ C/ P
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行! |- f& T- y+ t
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
0 n* E! [2 m- v+ m5 u- |
* ?) k7 \9 w+ H4 k: Y  a7 S: O8 q其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。+ F  C$ A, [( J: w% @1 ?
6 B' M# S  O- K$ u  t5 x: b# t" [
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, O( d+ ]5 `$ V3 H# T
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 ...

0 ^$ q% i5 k- H4 S, M8 E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
% R7 H5 |6 z" P+ r+ D我说的是需求，不是技术
- \/ @4 _0 Z2 L' ]
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
8 L/ x1 j6 j. |
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
" T/ g3 F) ~( U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 ...

& \$ P4 b+ H+ g" R) `0 _6 M; c, n; i$ l5 R9 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
; z3 q! B* U5 }) W( _) R: V, A
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36* L4 t% i3 A: Y/ y; b0 Z' M
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 T  E, [0 y! i/ }1 v. k) ~8 m& ]' I2 ?/ m: r! {
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
7 R5 ?+ U: x9 l5 e' W" c
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46/ K/ i5 H( f$ x# e! |1 ~( a
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。 ...

  E2 g; z6 Y7 c/ f3 w0 o4 R$ Q: V2 k8 {! n7 J- o
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。
+ l( D6 L5 Z! g. i  K4 O7 Q& [4 P1 |( E
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 21:066 W/ Q6 j; L6 ^( {# q& w4 R- 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 ...
) p; R$ w9 Y; O* M; w8 r5 ]6 P5 t, O
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 18:013 x4 y  s/ b3 t% M- a1 F
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 ...
. h, X" {# R: S0 T2 N
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
+ z0 A1 f! S9 a1 P( e
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
4 V; y+ |8 e+ G他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
/ M7 r& \  H3 [- Q0 }

5 I* b, T9 [* q+ K" vhttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number% P6 W+ Q; Z3 I0 A3 z
4 {2 z$ Y9 ?7 i2 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。
5 P7 A& Y% [# O5 X  z$ r& n  f, k- O. a
这是后来的一个增补的文件2 R8 N0 \; n1 g# i
! I( l1 O+ r7 C
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf: E5 {; j0 Q; S- J. ^6 n. [7 B% m




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