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   F- [" P; E' }2 Y! z. h3 p( a" j

% d  Q1 o+ e5 v9 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。
9 T8 T! N6 @' B3 u9 G4 [2 L: B. }2 M  }  N
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。4 I2 |5 M. e4 }& y% ~
2 A! n4 a; }. W: G1 U
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。- B. M0 U4 z) j0 m2 k' P" `

( k3 Y6 X* N" n: B# }  Y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。- U' H! u3 X( ?9 C* c

/ p6 f; Y$ W  o8 r8 L5 B. {+ p/ }2 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。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。
7 z1 g7 Q4 r1 n7 `2 }7 w0 V7 a
" l1 s% D  ]  h# n; B& u! {& [. o8 DLEO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。
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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。, n; V  k* Y! L! B+ s% @) P
, {+ |% S( e) R5 u- n0 Z. }
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。  
5 c3 R7 |1 c; Z9 i7 N- X7 G- J
- l: S3 W5 n1 v- R3 L- g) x4 [+ V
$ y  u" v7 L( j5 x( }+ Q1 d6 E' E2 c# A: g& H  H
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
4 h% X% G8 P8 M! g- s6 v  F, s9 a$ J" t" e; V6 q9 }( y. Y' y& a
做下算术题
" k# k! p- V- F  [4 Z8 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。”  }7 p( \& R3 S5 h

4 p, \- l; D4 `% J1 O+ [: B2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
* ]) d9 F' s2 k4 C6 S. s% m' H" [+ F: b7 C2 [; o, n
地球表面积 510 million sq.km
; e6 v* r2 z3 a# C/ w2 V
& t) L/ n/ h7 ~: n5 `3 O2 Q9 I不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km; E$ J4 |: g7 |$ p: o

. ~( I- }7 `0 n8 `北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星* Z0 n2 n4 n+ R) j2 `. {) R' S
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？
* k1 K' t( f% m" `; `+ c
" n: V6 r4 h0 M- y! X" Q/ |8 g: J. x4 s（5+2） = 7 G， 除以 20万
7 ^- U5 P. j  V  ?; h* d+ Z* h- H8 c
35k/ N' l; I, a3 O) O% J
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:254 G2 n( n5 l# X% B* @8 g6 D
做下算术题
0 J/ n6 q% Q! Q. x% C7 T“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 k  r+ r  L  [' E
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) F( R! @+ g$ G# ^, @9 R
做下算术题
( _, w1 ~1 y$ ~: B% ~8 `“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。 ...

) J! l6 J# w: q; T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。
' F4 j  S! U- k8 i6 V% v3 W; {: j1 R" a4 T4 V9 o' R# x+ D8 u4 Q
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
. {% g+ e$ |! ~5 e6 F* [& d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， ...
; n7 H0 ~# b8 P5 _% P
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 7 t. Y5 N! V! H+ o
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
* {  A$ B2 ], d' o$ o5 e; i: V' \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 ...

) Q1 I. R: Y7 p9 M8 A
( y. H6 {, |7 T5 ], a4 Z# f' M8 ~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。
4 g- t( [. \. m, y/ _
4 I8 A: I: P0 m- u5 l8 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
3 ]0 a7 A' _" m0 W: |- {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 S9 W4 c0 j5 u
  Q9 _- ~9 a/ c据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

8 d3 F+ K% V5 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 03:309 x- R6 r& e# l7 T
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

7 {! S/ s; \6 s0 D, ]; J& T! {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
+ y8 ^4 C9 l' J( m% v/ g& G相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

" E% c) a* w8 C1 c9 R. O  F
* V6 M, c/ `% G$ q7 {% J8 _+ V0 ~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。1 x- [. J, e% z, J5 {% W, q
“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。
( R: [* ?5 ^' c% MVLEO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。! }0 a, X* p0 \' r8 w; p, 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？
. `$ j! t- k% z$ h' i% G1 [4 G3 s& r: S
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。3 F9 Y8 h4 `; G4 N+ i, J

8 U, z1 U. _7 f6 `6 M; C8 P
2 @  N2 p- ^/ V9 l  k9 }/ m
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
% D" z; O& Y; t- E: D; y有点意思。
% c9 V& E/ z4 C2 \, X3 J5 I“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 ...

% D* N) a- j# j4 ?
* I$ c1 T7 Y9 E" C4 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
% ^# }9 {0 K& x1 R1 p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 ...

; ~& a8 y7 J. C  q+ c$ B查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。+ @- _  `5 H& m/ F$ c
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
: L8 J8 Y6 s5 [9 D4 @5 T2 ]" A" [做下算术题
& o  t/ p' U; ^! [- W“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; V3 Q7 P" @6 A3 t% ?
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 l/ e# L2 b$ |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
0 M- W8 o6 `7 H; M! |1 F, z" h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 ...

" r& B: r" S" v; T3 [) l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 17:017 C: e5 Y0 B$ c# Y3 G- \* ^
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

! P3 m0 Y# C% g5 Z1 t1 p+ [5 {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：
" C& i) ~2 l; G9 c+ v& x0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行% I' w* r. a/ G/ O9 r9 o
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
4 Q4 c5 o" i2 L* k5 {: s6 l! [; K1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行# b+ w: p( @  i; V- g! I
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
  |) D1 g# V  Z+ H* c  a0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行4 m8 s+ r: z! t* Z
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
, B; v3 `. c; g( J, ?2 n8 x( U2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
- w0 Z2 V! N- D
$ q0 q; J* C  j3 K6 S其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。% X6 Y" W9 E3 G# \
2 \; L5 I* z2 S& Z2 m! g0 N$ E- O
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 17:127 K6 o4 l/ x7 T  L# i! D( Q6 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 ...
# c7 j. J7 k9 h- [( a" b
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
8 i) s6 Q7 q# ^! E3 F: d我说的是需求，不是技术
9 o$ C5 \5 m' {! g
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 ( U7 l5 ^$ @& g5 p% x
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
# A1 l8 C; |* a( S8 v; {- f2 |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 ...
8 _/ z& n: |9 R
8 R0 ]- V  e4 ^8 z  T# m3 A9 Q; _, X0 P
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 0 `8 ~. C2 O0 Y' I2 Q0 h; k% A& ~0 o
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
( C  O8 E# o; g' Q7 J7 `/ |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。
3 X7 @, ?4 c2 ~6 ]2 F3 ~. q( E

0 B* l$ a" f$ ?! L6 J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
# W  H, @( Q3 a$ ^
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
) z2 j. L% _/ x3 }. Y3 w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 Y, x* P; D& g3 n/ W3 i! }- |" |/ [) B1 n
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- m+ C& ~) }# m$ d
* U8 E* w2 t2 _% h0 sstar-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
! ^; P5 B# o, W2 m4 H% B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 ...

# l2 s' ]3 c; S1 a/ 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 18:017 r! K3 h! i. 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 ...
8 D2 e% \$ A/ b! y* [8 E0 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
- X% B+ y3 G# }2 G) O5 O
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20  \* I6 f8 |! R' K
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

& v$ ~9 f- a9 x$ ]$ s4 C6 |; X) I4 K- O' {: {/ V! q
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
7 N  G7 K, B8 e* Q; k0 u
: J' A3 f  Q/ K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 {; P2 J4 E% X# _" [0 [, o
8 I2 }+ g( {1 G+ f: f! T
这是后来的一个增补的文件% \; h# X4 M/ M! F
) a  {& d& ]1 x! n1 i
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
% `) @7 d* k% A3 [0 L" g6 y



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