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 1 C4 E/ v- q) w! N( c
" r7 i: o" _2 e& m. \0 J6 a9 ~8 z
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。" C, q- B5 G/ ~0 w5 ?& ?

) h# E0 }5 k3 [+ D3 N, ]马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
" \0 Y4 }1 O6 B# ?, }0 m* X
0 A! k6 ]. s+ C) D7 H3 I9 U9 r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 d( v$ G$ }  _& g0 e4 j
/ M* Q) R# Z9 C' a9 D4 [
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。: `# L$ l' j  Y! n" W( S3 _

; M0 z6 y6 P7 v% b+ G4 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。/ _" i9 c. [1 W2 U' |+ B% w; |

( x6 ]; u. W7 C* T( ULEO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。, @/ W+ L7 ^' g, `
' m( ]+ H+ A; Z' g  [/ 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。' l) F# {3 \( r

6 A& y: |5 K2 X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。  0 X) k0 F3 @5 u7 ]& k+ k

$ y  M: d! s- n8 ^: u: `: }' r  a" o( ~

+ u$ ~  f/ p, v! l+ \- b( o
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 1 ^# I1 {3 u* h* j. A
# ^, ?9 H" I) c: v/ E$ `2 ^
做下算术题" F7 o6 r# Q; a# ]  K7 {1 r1 E+ d% L
“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。”
" ?/ t( A' ]  t* }' x
; a; C* x1 l7 J9 C2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层; K) I4 Y/ e/ Z/ Y

+ X: g5 i6 v$ f) k地球表面积 510 million sq.km5 l! L( K4 N4 P. d* J% `
5 W. L! [8 `! F8 A& l
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km, u% R% S/ h+ L$ X" H( I: {, [
8 K& p+ r, x# V4 [
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星4 U& M+ |4 f# Z: n/ D
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？+ G2 s  e4 x7 c; b+ I! d' w7 f
( r8 y; u* f3 T) c2 x! e
（5+2） = 7 G， 除以 20万8 @" q  h/ R. B) Y" z& H$ f

7 x( M* I0 ^% L% L35k8 t2 {# O+ q8 V0 M, f, G' B
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
# j5 `8 `" V7 p做下算术题5 K, C, }& R# P4 D8 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。 ...

2 y9 c# n& q$ v2 L& [0 F8 n" i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( n! n. P) `4 q; }  ^6 O
做下算术题
7 o( u' l, g8 r3 i2 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。 ...
/ p  u/ |5 S! U" s0 {
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。
# C2 c+ z* x+ X7 ]) j0 |, W: L' _+ b
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
% Q: B& W# N! F5 Q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， ...
; K. s' l/ X7 S# R! G9 z# D% v
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 ; b) Z$ b: C/ D" I1 A
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46" O6 J; B6 D1 S3 Q& t0 |
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 ...

: F8 V0 W, X3 l: j$ t: k$ p5 w" x
/ v$ Q8 K2 I7 N* Q! 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。
/ T- ]* j; d* D1 r2 u- N9 B, |
! ^# L. {2 d) Z& M2 Q3 t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 12:570 r$ J6 z( m2 |* 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。
4 K1 C* R: u0 {) p
( G* c' L2 A( Z6 F7 O8 i. s; n据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
2 R' e9 C: s6 \' T0 r
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 03:301 Q0 H2 A7 a/ o. G7 ]. D
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

: N2 a2 h! N# }! 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 13:43( R/ j) n7 N; J& M" O
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

# e' e1 f2 k' W+ b
6 ?8 K2 A/ l: O9 v6 K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。
- N: [+ v  U' B5 |, [8 l5 R' p“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。
) x1 y- Y" X5 ?% N7 M8 \; FVLEO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。$ D1 |" K; K( b' ]: g5 ~
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？0 n0 e3 N: n3 D" @2 O
6 N, ]0 ]7 j$ ?$ H
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。# I  C2 ~# a9 m+ a$ i& @

! ]* R7 A: B7 _, ?2 w6 Z8 M& d
! z5 J, Q6 Z6 x
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26: E( H+ C1 q9 \, E1 [
有点意思。
' J! ~% s4 v) w0 K, W“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 ...
  u  H( |  M# a1 J' g

5 a/ u! M5 v5 d3 `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
2 }* j, w  }" P! l0 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 ...

/ `* k! k4 x/ b. h3 A) V查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
. p; T3 Q# ]8 M3 k" R( O4 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. c4 v3 n+ v- b
做下算术题/ F7 x+ v/ z8 k! b
“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。 ...

5 ]* i9 p2 {5 t$ w; ^( K$ |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 g- Y) U2 F( T/ E7 r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- s: A! \0 n  V# W0 g
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 ...

; S$ D  c9 b8 v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
6 r) e) y) i. E) k6 b2 L  w常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

; D3 T6 c: l+ h0 v" y2 v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：
0 `' W- d- h# w+ d; R& f0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行; L* w- [4 D$ x7 x
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行2 S+ D# g/ [! W# @
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行* }% H: d4 f$ ~3 R9 ~% C
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
. b5 g$ _, Y+ ]) R6 X0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
7 V% a# k3 x" o! [9 L1 y1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行$ d0 F2 Z  h& K
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
2 B' ~% ~2 }$ u  i" G* D/ m1 O  I/ d" V+ f1 ]7 R
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。6 c' Q1 Q$ h& Q% L# B# w% h  w
5 b, `" |/ q$ ~, z9 j& V  n
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
1 ~9 l" W# P2 [6 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 ...

4 V% Q* q/ e2 g) u* ^, y( J: a* h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 17:295 p/ ^; P0 d" ^. W! W' F. Q
我说的是需求，不是技术

2 m1 A" [3 ^: @9 J) P% 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
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
" Z2 {  E% w' ^+ X7 Y
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50: L) Z- J* u+ \, G
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 ...
+ q+ s1 _: I, ?1 P* ~% a
0 o6 D) z2 r/ l  n/ _/ \9 I
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 ) Z5 ?* e- ~, n: I% j2 u5 X
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:369 N% \2 B' E- C6 [8 F, [
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 e9 S4 V5 i5 e8 ?. n) e/ R; q& C# a0 C6 L9 w2 Z) g2 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
+ y+ Z" [* s+ Z9 l/ K$ T2 G. h
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:463 p6 b5 K% T5 k6 V2 w' 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。 ...

7 L( G7 n. G: k# m+ s: {% K8 b* n+ M8 F
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。
: g  @" ~) Z  U0 u0 L
- F! e. C) @: B$ zstar-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! L7 Q' p- ^4 J
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 ...

# ?! x% [) J( |5 u+ k+ h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
- |  s. i* a/ Z8 ~- d- ^  R$ z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 ...

5 [- M' A3 r: e: \6 g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
0 o' E2 I( t; X0 g) i" O& F3 }
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
; i: y$ `- w+ o7 `! |他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

/ t" D3 a+ Z& T0 Y, R
% q/ p$ j6 W0 _* _7 e9 hhttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number* J5 W& j; {* c  Z

9 a0 k: \$ U# h- z! E/ ^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 b) d% m, y; J, m0 h8 g" G0 G* p) }5 `0 a
这是后来的一个增补的文件& [* r: Y4 N+ i
. q* p7 e( T* }, r' A- I3 c0 \! h
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf/ Y! ?; V- y6 ?0 ~: r2 m' |$ v5 u7 k




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