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 * M6 s5 A7 d) g7 ?5 }

- \5 p4 e0 {% q4 w& _7 E% l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。/ R' {9 L" b6 D, E( z4 J0 \
+ P* r& I( M% L+ J
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
) t. H8 |2 Y: \' q: h7 n, V# B5 O$ M3 v  R$ [! r/ a# D  E$ s
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。
  A. r5 ]9 i- D- n$ c
" i# f: U9 ~7 u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。
1 z: q. E8 _: k  K
3 l5 L5 m+ G6 h) 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。
0 l/ g1 J) H* M0 P
9 i% o% T  D) {8 A4 ?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 R3 j: ~4 G$ [' J+ h, x. V  W

4 e* _' N$ c, \4 x' jV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。0 k1 n2 s1 Q4 j
$ T4 T. m* \$ Y$ l2 @  r
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。  % W+ g; f* ~8 w/ ]
3 D5 x% t% p" J) O

1 N, [" f8 R- t3 H
: w2 e' `7 ?1 u  `' A' G$ [
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
& g, u; F  m( T
* Y  v3 {: l. A! S做下算术题
, C. x/ u* k. G% Q# \! z“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。”$ W+ T& }" S3 I1 r, W' y

2 M+ S7 @1 R4 c" @( E' _2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层( J6 b2 D& @/ n% j

7 i& K+ J, S. [+ K; P- h+ c) v& J地球表面积 510 million sq.km
$ W$ k. V! h8 Y$ M+ @
- |- e- f: h! |不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
) W8 d& o4 u& ^% ]
1 M0 H- J, u1 f$ c3 X* q) [北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星* K3 E2 U3 {7 \$ X) z
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？- R1 {9 g  Y) v, m7 x! r6 s* j, Y
" [% ~* p/ e+ ^/ w
（5+2） = 7 G， 除以 20万9 k9 P# f( u+ f$ ]6 M
4 D* k: f# x4 ?2 c# @) \
35k
! X* m! \1 {! F( v
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
! q. q; z, e& t& v, x) o6 m做下算术题( e" b) O2 z) @) 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。 ...
0 H2 G; ^$ J  B8 m1 k/ o
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, r0 @1 v9 P* g* O! F$ P$ ?
做下算术题
0 g  @( w, P# v  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。 ...

3 G+ n8 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，大家散场出来都拿手机出来，结果电话都打不通。
+ i- x2 G* l- H4 S- F5 Q
: G5 v( I1 J4 F9 W9 H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/ R) |6 j  o5 m6 d! {( s& F
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， ...
, L# P/ T  y- B9 n
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
6 R$ Q- ]- |  I- r
晨枫 发表于 2018-2-26 13:462 |: V6 v  p2 n
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 ...

  j: y, M# q$ [% S! E& p5 @- }/ C( U9 F$ Z: d
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; z) c1 l3 U+ m
  Y4 N) c4 Q. M/ x" N4 o6 Z1 R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) k8 s+ S+ ]7 b7 d  f% R
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。0 ?6 q% Z% d, a9 T! r* ?& ^

( I; q. Y/ r2 h3 n& y( z8 A据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
; i9 V# G% @# g
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
7 A+ y; b4 C/ C4 |, _intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
0 w3 I! Q& H$ Q2 x
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
" Z* m6 M4 i: H2 O1 M相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

9 s+ ^2 s$ w9 m& {5 r
4 L2 o( o5 I0 W! i8 {% n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。
+ k9 r" z- R! v2 f7 m, P  m“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。6 P+ g8 E% H4 V- U1 M% N5 K
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。, |4 ~' n% |7 x) C8 F
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 O+ X; S4 r! t

2 L  B! j% h/ H/ G2 E6 r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。: L' K1 U2 G/ y4 `8 T* j; P9 {
! |* H) ~, |& M$ a9 ~7 ]
. _% @8 q+ e/ t  T" w; t' k- T
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26  _; k7 G: T! T
有点意思。
# h+ c0 Y/ B" N, O! w+ f“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 ...
. q0 ^1 A4 a# W8 f

* M- g1 J3 n/ c. M6 u' r+ s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
/ w6 g* j( a' \* ~4 Y7 u& 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 ...

7 X# G# s) E2 }查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
; R. r+ l! i) x3 s& {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
9 i  Y* a* S% o2 B: r做下算术题
1 x  e  N" K7 O+ }: o7 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。 ...
8 L9 H/ F6 T, D: A
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- I# Z3 ?+ s2 b* G+ Y
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; f6 Z) I% m* @  t% K, n
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 ...
. |/ \2 Q1 \7 L! Z
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 17:011 J4 i& R% z# W- l
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

0 R/ ]& z/ q$ i% @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：
2 \( B& {& ^* i* A# x0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
' r# ~* a3 P! _) i  z. u' x7 S6 ?. y0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
+ r  N# N  I; J5 g( ^9 k6 z1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行' f! V' N* _& ?. ?9 [
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
% j$ \6 H+ M+ W2 o7 N+ s0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行7 A  e2 u. ]- g0 g* ~( I
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
* W) S- h' l) l: }. S2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
; p/ T5 G( P, b$ O1 f; W- X' m2 x) e( Y8 Z  L# o
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。  [9 P5 [. p: z* g; `

% W: l/ C4 A9 Q0 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- a) @- ]3 f3 G3 P6 d) L/ s) n
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 ...
) j' h( j) c- l3 Q* \% r3 o3 O* f- B( J
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) O6 O2 j0 A5 c# o& r3 G
我说的是需求，不是技术

! W: Q$ C% C, V' p* @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
7 ~8 Z) d2 ~5 j' g4 |8 I; M, s
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
; _  `$ W" Q8 s7 y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 ...

( i; E5 T! G2 k2 a0 U$ k( g
, i4 N% m4 m- r; v2 N  C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
  S, ?; ]' E* E# G) }
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36% H0 M; ^' ]; t$ w  V' \7 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。

& `. c  a8 A  c, P" O% O: U9 v
: g& X. {% o; P% F' f( f: v( A& V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 4 W7 d& F% R% p" ^! G# B
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:465 z+ g; h9 ?/ c. p6 h& V3 L. ~
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。 ...
, H# u) m) C8 Y5 ]# M
* R$ O4 ?% Y5 n+ j2 y6 ^
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。
5 l2 ^+ n* i1 z: s( C& `; R1 Y! u2 O8 G, ~
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  L: ?( D+ G5 g# \9 a( 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 ...
7 t& C6 y' I; \
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
+ \6 @; s2 B# U& p+ A# |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 ...

* Y8 E7 l5 Y* Y+ U1 j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
; w) ^$ g+ ~2 {* j0 F+ L8 v
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
/ [0 Q  g& u8 u4 L5 R他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
; F( m6 G7 N8 p- l, P
# B6 y- p! k7 M2 c
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
! L/ ~* B: i. h' p3 @5 m  ~* S
; {% k8 f9 R2 u" r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。/ H# a/ D1 k. c! b

' }# j% @5 P1 y! ]2 N. V+ O7 A" H, ~$ X这是后来的一个增补的文件
/ P0 K. b7 B& u, u
" k3 I7 ^8 ?8 X1 J' `https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
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