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 + B0 \  u( D7 r# g/ \
4 A9 C5 H2 G: q- f6 }: k8 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。
% W/ V3 [- \$ _. p" W. i2 @* W, s$ q! T( Z' Y" R2 L5 w5 S* w
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。  Z1 E, J& ~( Y' {% W* C& n3 J6 o6 j

. m: d) j. y. \' m" a+ n& _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。3 N7 j9 R1 ~+ \* y& K5 P

+ I0 |7 @6 |% L5 s' s" v- L+ D9 y* m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。
  I- c8 B3 `( c, i+ e! B) b# D" n* o) S8 K, K3 x
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。9 P+ H6 p! G* c, i5 P, b

0 W$ U4 I; J( E8 h: 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。7 Z" F+ |+ s; h$ t6 w
" O( D6 h+ B4 _6 X1 t7 |7 ^! D) V
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。  + _9 r, S  h7 G" E" U) F- D' [* ^

8 X5 `2 u$ p6 P$ Q3 b% B* s! G/ C- J8 }5 {% k
2 _: p+ [$ t* U
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
$ r2 m# W7 T! z% v( J6 V  U3 ]  V# t: j- }
做下算术题
, Z/ u) u' ^; N0 C7 y! B! 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。”/ A+ ~" q1 O+ V2 y" U. w* a# u

( [- D9 n+ e$ h& A6 l5 `2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
% s6 ?% N6 n% w) u% `. `
3 a$ F' b6 r: h: K. v4 T  Z' B地球表面积 510 million sq.km+ L: i/ v: H. f3 ^7 Z

9 {. W, K. w9 o7 s+ H2 S. C3 e不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km- h$ Y2 w, t$ o. W3 x0 i0 A

' l5 J7 {  u. J% h# i, M: a6 T# i北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
# o, |: m6 S, [" 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？, f) w8 c+ i+ _. G

, s" S* b8 B' o# {4 r6 _（5+2） = 7 G， 除以 20万& J# b, Z' v/ H# t' K  V4 {; w9 q
% Q) C# X: Q( s6 S
35k
% h4 l# A7 ~4 I% N  u  S1 @) o4 ]
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
2 c+ Y* W( ]9 E4 v做下算术题& z# u$ u/ D* Y$ X$ H" G0 @
“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。 ...
$ g- i. {7 |5 ?# ?- ^, 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 11:255 x9 ~1 A$ V  b5 q6 A6 _
做下算术题
/ F; Q# |" r" O# D; G! 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。 ...
+ `3 W& t! G8 s, 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，大家散场出来都拿手机出来，结果电话都打不通。
1 F2 S& e; `! m7 n7 S7 }4 x+ f
- L; i$ ?9 w! J# F6 y1 `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  z# j, Q; I8 R9 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， ...

' j5 z1 L; W8 Eso, 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
$ B% R: E( g! H% q$ V9 d, x
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46, i) s3 B5 }- b5 p6 D
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 ...

8 H/ y7 n8 q2 T" {" ~5 h8 n! C, q/ f- x1 Y
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。: i8 b7 w" o$ R6 ?

8 z+ W1 [3 j& K8 x1 G/ 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
; a  y- Y$ J- X! X2 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。, c& J. T, m8 @6 p
& c2 V) ^2 P0 x
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 03:300 i2 z6 b% o: h  [
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
9 w! c- J8 Y" K& i, O
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& d1 R! B' v) q; t; t$ c0 r* Q3 _# ^1 B
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

$ G: W( [2 H! u9 S5 i# R
% k8 S0 J$ E( q+ X# W3 V1 D; j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。+ |  u: Q, b: x* J. 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，理论上“阻塞”的问题不大。, f0 l6 Q( L* J1 t
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。- F- l) J+ i3 I* @: i
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？6 v4 v; M* R* ]4 S2 [

, |* |6 b5 C/ V! @7 x" `' b. O; ~# [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。
# c. i- a, H; P5 e3 L  p8 B. k: I" Z. e$ {+ U- N1 |
4 i" w$ R7 d: N9 f+ K; h0 V
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:262 c7 P* \$ Y# \# f' K
有点意思。! g& |5 Z; v  p$ L. ~
“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 ...

9 y. f: n! N- f; ^
$ C1 ]  Y2 K" H' O0 _2 Y* t8 Q3 ^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' g5 O, k; o# B8 O) E
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 ...

2 Q- j! h8 s2 F1 ?查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。- X* _+ y5 s, r" ?8 j
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
' c8 p; Q& m3 h( u  _" q9 p2 n做下算术题
* S8 V, W( C" y4 _6 `) 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。 ...
  z) ~3 j+ K% E( _6 t( M1 j
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。" l! ?  d' K5 x3 M- `% ]" y; @8 R( D
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
3 g1 r/ L! V. o- [5 B! K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 ...
, N  S, p8 H* O: T5 U+ _# S
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
) @5 W9 A. k1 a, z  G3 U常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
' o3 M3 W3 S, X) 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：* L, G5 R& B9 A0 I/ k4 Y: z
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
3 \) ~: |3 [, B& Y5 y3 o5 H* w0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
9 n* `1 ~3 @" ?6 r" y: U  x9 i$ T1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
( [. t# w; ]1 C) ]# b0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行( e' j' f( {/ @% G
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行' N, d* W" I0 L* }2 r9 ]
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
& W3 z) n& M9 s3 Q2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行' X; s. U/ ?6 `+ q
$ h% b7 ?/ F1 k( I6 U1 m, m" h3 S: y
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。# ^  t! H0 }4 {7 C
- U5 c, v3 r  m3 i5 j& \! r  e$ E
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) L( n$ Z* V: l% n, s* O
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 ...

$ U  R5 B5 L/ |! j; X; y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 17:293 ?+ ^2 F9 P4 A! C) X/ `8 ~$ l6 {
我说的是需求，不是技术

& Y7 B/ u4 z% C! w4 b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 , l& p9 V- ]7 @
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50; X, g& X/ h& h8 k5 `
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 ...

) E" E! q, P  p3 d: ]5 D: J
' P3 v, d5 F: E- Z0 }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 9 F* C: a# `5 y" r4 t
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
1 P0 O2 D# h; Z4 Y4 P3 G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。
% I- U  u2 U/ c: B3 W/ J) _

/ ^7 A: B' E5 M5 c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 |! b0 v( r$ u1 O
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
# P' D1 L$ V; O$ c3 i# Z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。 ...

  u3 M8 j2 u5 G( I4 k8 u2 Y
( z% ^6 v, F! 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( G: x( Y, v
+ ]3 b$ h; k* p) f( a2 b1 ?
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, f2 {' a7 z: a3 p: @9 ]
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 ...
* n6 o( Y; V2 G5 K  Z, z, V
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' g& w1 }* i. I2 L$ _9 x
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 Q  u. z& P0 W
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
: s' q0 S) {8 O+ E2 T% ~, s
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
/ l+ @3 ]9 |& T他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

5 u% Y5 ], c/ z/ X# _, o3 ]
- i4 s" J( [5 m) Y# L9 Fhttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
0 w: |& Q- I7 b8 @$ w; J$ _  ]  ]8 t; n1 w- 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。: T( U0 }  a& G( E5 z

: z* D. P- W5 V/ G  d$ X7 [这是后来的一个增补的文件
- r0 T% a3 g+ Y) T" `' F; O# w& K" y, m7 u- I
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf8 ]& z* |. a8 C8 a




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