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
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  C6 [4 O* V/ U8 @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。; `6 B, R7 h7 {) q

$ L9 j7 {/ t- y! G* D" W马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
& R5 I  P6 b1 @3 M, @# b, Q, o9 m7 _( v$ G/ o7 ~6 C1 P, F
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。7 n1 l$ ?$ r, c
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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。
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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。
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! ~5 u  d) n. E, FV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。9 F/ z4 t* |* ^8 l% O/ m: a
, m; q0 ^. Z) h/ I2 }
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。  
3 h6 O" z: |" O3 i7 R" z) }1 H; r9 v+ w: ~6 j, H4 F* e& e1 v
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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 7 q* A* R% E5 o, v: ?
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做下算术题+ G8 X* d* R( m1 @6 i8 G4 e3 p8 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。”3 B$ L& e9 k$ S# i( u: m
7 Z# R6 e) x' ]( t' P5 z& `
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
4 N1 F9 P9 o" D! O
# \2 S( _% d# f( o# U6 c地球表面积 510 million sq.km2 Q4 @/ [! k, L

) {8 W% i6 t" P2 o不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
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7 w2 u- C' d- j% P% K& ^北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星' W( }" k+ _- R9 l3 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？
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（5+2） = 7 G， 除以 20万) O, j1 r' ]& V* b2 R- O4 l& N- L

  k- L* V9 T6 b9 `8 W35k
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作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25* O4 L! J4 ~' \9 K1 c! R; i
做下算术题- U# @) z/ v0 L( @7 y1 D/ v
“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。 ...
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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
7 |7 n) ?- X( p0 K, O3 p做下算术题
6 l; y' a" J% G- y2 x“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。 ...

7 B6 a3 @8 Q! M; H8 g4 e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。. i2 k: v8 n. D( R. j

  R7 b3 U! m1 |2 u0 k, U8 q" o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$ @' L# _) g; L1 g# 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， ...
3 B- Y+ K% l, d) j' r; u$ J
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 5 L9 Q: V9 x7 B  S2 J6 k# G2 m! j
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
0 |9 f3 m. e% Q" a( @+ 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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1 I/ m9 v7 X( u! [+ ?# 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。
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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
& U) C2 E' ]9 e  G4 n. N( h4 g8 [0 o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。! A9 ^- ^1 s) ]

$ l8 ^' x& b1 T8 K' J据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

+ m# v( I; c2 j/ E) ]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  a& J' F) O0 ?( ?) h2 G! u
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

5 Q; K5 b2 v" d  \+ c4 f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 13:435 X: ~" |. h* G* ~1 j% a
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

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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 \0 T& c7 a1 Q8 u* 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。
8 S5 {  q9 U& G4 @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。% y2 X: p' T" S  L
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- x  P+ F  |8 ?7 F+ K' z% P6 r! N6 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。
3 z. r5 D+ E/ @" i- I) s
" S. z, R! B3 C. Y* g6 C6 l
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作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
, `" R. `; {: [8 t( }0 r0 h有点意思。
. ^4 a# _8 \& }+ 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 ...
( J- T, [' G: E7 i$ j2 \' l8 X2 F% `

& B) u6 d8 z( j/ i) z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 07:009 R  K# ~  p. n1 I, 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 ...
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查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。, B3 v5 \1 V3 ~9 I5 B$ G& q
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
" t( _% X7 d) E做下算术题
$ o' u8 k* O% f9 h' p* n) F“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。 ...
+ ]1 |) p3 A" k, ]3 ?
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。  ]) T# J5 U0 j$ U
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; `% k4 k# [9 C2 D5 Q6 B( b
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$ a% r1 p; w: r; 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
* }+ i8 t) \! [, f常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
4 G0 F* M$ n- z
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：
7 d% w! a% P  @6 I6 V4 L9 j. R" c0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行( g: w# m. s$ G$ P, U5 T
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行1 H( E. O* i: ]; Y" v
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行. g+ f( _, c. G( f6 }
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
3 T$ Q: v* p) a( o) n0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行. ]% |) J( j- q+ D( G
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行7 L9 ^: o/ C: j7 i* i8 M) ]- c  o7 d
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
% k  E$ B8 r$ Y2 d0 s7 J: ~+ y. ?: ?. Q5 q2 v$ v
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。. f) V5 R0 S: U' A

9 \1 g+ W- f; I5 }5 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
# |0 @1 u& i9 b+ j5 b8 g( ]; |* q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 ...
1 ]: o, `- k7 B- b1 N
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
5 V5 k0 w2 f1 H0 i& D: W我说的是需求，不是技术
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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 - S5 Z$ i0 a0 ?8 D7 f
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
: L! D4 K6 A* w- Y8 k/ C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 ...
3 X( U% o3 z, N! Q8 V
$ b( W# i0 G! P$ g+ I" E9 o
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
: O* J4 u+ I+ f9 R& h) ^
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36$ [# E( t. @% ?/ @; t6 q! O
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。
8 a2 s0 x( K; I5 c  F2 e
& [9 a9 l+ o% ~9 n# s
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 ' s& `% ]( g) ?, Y; I& B3 b6 b/ O
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
8 K" e* b( ^% ^% a( i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。 ...

- ^: t6 u$ y! ~$ U) m2 g
- ^5 [+ z( ^5 d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。2 }5 \3 U; ^7 K8 d8 p& `

' h; B1 U9 l) v( n4 N- i6 fstar-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
- |5 h4 x! z* u" Q( }. X9 }- S& q4 h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 ...

# i- x1 O  u& m) v% e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+ I- _( t( f  ~9 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 ...

8 L% c4 ^; u( Z" l1 e  _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 + u8 k0 I6 c$ R! P& O3 \0 o
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:204 v% W+ ^5 @8 b5 Z
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

$ Y/ E( R5 m6 S6 x% y
- h0 p0 k& K: w$ Uhttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
: q9 ?7 i* m9 B7 z5 L8 i8 H5 [" d6 @$ p( J, `3 }' B+ P
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。
4 M# q# c& j* i6 m0 }  v
. x* |& l. E2 t& h& f% R- n4 X" s) Q这是后来的一个增补的文件+ r" v: d! F# \) N5 G+ g; {( T( q
2 @' Y) @* m3 J( {0 o3 S
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
! R$ r& F& D9 ~4 p! h, h



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