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 * j1 \& O( [* q' b$ q. m" |( E

( n" m) t; O5 Y! X% Y8 S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。
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马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
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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。
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7 C; B. f) o. V: W( m9 [! o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。6 J2 X" o6 Q5 R1 ^7 u

; c) e4 y; P, m3 R4 ]- [/ MLEO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。5 v" T0 j2 Y+ F/ @6 ]' u8 R

" n' P- m9 y. P. \7 p$ _- b  h! [8 EV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。; e$ C# H; s# |2 f$ |
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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。  
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* T8 @/ q, q$ n+ b7 M( l" D' S  e6 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 / F9 o( C# e2 A  B- t+ i" c* X3 ]
( n; d" {* m5 {& m
做下算术题
" z0 [7 q. [/ d, J. t* R# M“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。”
9 n( d7 A0 V8 w- |$ C: G. C6 m& l! b/ n+ Y9 y0 H! H& G6 Z
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
/ }. j# A/ N4 Q4 j) U9 n$ k! g  |& G% p2 ~% i' ]
地球表面积 510 million sq.km& N  T: K( r3 a# `
* F  r9 U+ q+ T2 ~3 w: @
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
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- f! @# p" G5 S' A; k4 V5 C北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星+ i: h: k' b9 g' t2 Q
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？
) X2 e8 ~( P2 P7 h6 e5 _
0 n6 L& s6 E# T1 P（5+2） = 7 G， 除以 20万/ x3 a( u" f8 X& l. M: e* |( W
) P/ k0 O2 A5 L
35k9 q+ z; Q) o+ R+ G- x
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
9 F; ?; `) I0 ?# P  P4 e做下算术题
0 F/ L  x( C2 t' r% S“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。 ...

) T- g- j- s5 V* j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
0 u8 f. P8 q' m" J2 M) e做下算术题
; h- a1 b( v) A8 H) P' P" d“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 C+ ~$ b6 R' ]$ b' G% m: u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。
% G; K0 L0 Y9 Z
+ h, H$ B. D) i% |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; X! T: l( E* [7 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， ...

0 F7 i2 Z  Y$ p; Hso, 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 , c; T2 t1 V* |
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
2 q1 [4 n7 o2 J9 F# t% N! z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 ...
4 F3 r+ p( X) k# D$ Q8 B# X) ?( o

7 h  T; j! n! Q  x) c9 c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。
+ f1 ~8 E8 d% a( f5 O4 @+ L1 \% j$ }* o7 o4 b  W- p/ @1 ~! Y
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 12:579 @7 J4 ~. m& [2 K
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 F; x7 ?, k/ I* ^3 o& ^: B
$ B1 G: O5 r4 c/ [0 ^+ D" T
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

% x' m+ s' a* M/ f+ xintended 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
' O% {; k7 ]* [. x" {intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
/ u: M4 D5 J" k7 w! p0 J
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, ~5 W: l9 t2 X) ?8 S( y' K
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

+ b$ I3 T( L, J4 W7 W- m( f4 z( q
8 ?# z$ t3 s' ~5 c5 v' |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。0 X' @* K1 o$ ^
“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。
5 F1 _4 {. Q0 @' N! e1 s/ VVLEO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。$ t7 d& b7 Y! o# D( h
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？' l6 Z' {$ Y( y! h

$ O" A7 L. \  e5 a5 j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。
: P: u4 o$ Y" o6 H( T6 g- {7 U& z* _" e; I
( |$ S" [/ d. `$ B, e7 [: h( u
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:262 h+ N6 x# A1 y
有点意思。( n0 |* t  q3 }! l& 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 ...
% ], o3 h9 F8 ~* y& M9 N

7 k. I/ [, W, u* }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! `5 |6 V( R" U; d0 c. o% _0 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 ...

5 P2 V+ ]% A* ~查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
0 ]2 m$ X& Z4 R- p/ C6 B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  n5 i' X! v7 C+ _2 v# \
做下算术题% N" y4 [) j1 @6 f+ h
“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* t3 q1 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。
9 i! T* A6 W5 A* t7 c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% o7 Z& F+ \8 W) [- F
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 ...
0 Y+ D% K) ?& P4 q: J
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* v! b, o9 L1 z  c- k  m1 W
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

' H9 F7 I5 j6 i! L* 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 k" D+ M6 \# u% x7 R- s- o
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
  i$ o3 `0 I: Q6 v9 U+ P0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行9 J( q) g6 ^$ P: U: G- \  v
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
# _4 H) Y3 s8 l. n; }0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
, ~5 Z5 ^8 z* W; v0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行7 Q1 @3 T7 |  L* @! X) e
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
: l+ N3 I' a, s3 u3 x! ?; z5 w2 C/ Z2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行0 ~# P6 E9 l4 ?+ T  p
" z  }9 ]$ ^. _+ s  s1 N
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。/ _: S5 A( F4 G/ E2 }& y

( O: H, s0 p4 O0 |% K4 }
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! Q$ X; `7 w$ t# i4 W- M
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 ...
: a" f+ A- G9 ?8 ?+ a3 I
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
. J6 N* s# o: |! Z我说的是需求，不是技术
6 O- }; ^( Y; ]  a. W: c- q
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
$ K# b7 A/ {# M  u% B; f
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50) N6 H7 W; ?  s0 a5 @
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 ...

! p. i' D3 M& b" _1 C
1 b8 |* q1 U3 _+ b$ x; l$ j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 ?+ A: I! u) H( m1 K6 z$ g
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
6 r1 x( t! n8 r5 k' n; L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。

: Y+ e6 Q) p+ z# h2 t4 \. k& o) {3 G: r, d
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 ]/ c8 w- |( B
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
9 [" |4 C9 J2 R2 D4 r( v( 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, o- N. W  a+ \

" T: B( h& V- O* L. T2 U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 Y3 Y" x  W# `; ^$ q5 |
% l2 ]$ E, A. v+ N. s0 i
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% l4 ?1 ]% l( S0 X- d% K' e' t6 C
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 ...
+ |" j8 ]5 M' \: K7 K( ]
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
) B7 [* o0 @( _2 \& w0 h( @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 ...
& |# ]' ^" [! T- |$ p
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 . [6 P$ v5 H9 o% P( q: ?  ?; J
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20# d, Q: R0 N2 ^9 @
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
6 d% q; ?  m$ @% x5 |/ x% A
. W" q: h! T) d. W; ?
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number# w$ H! g% T) N$ i8 V
5 Y  a) [3 H2 y  ?* \; e: x" _* v4 a
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。
3 h" W% Q) m6 B6 ]$ M, S2 T4 b. q# }* K7 i9 a. N
这是后来的一个增补的文件
. i* b; r8 }  \: z5 \- u* K, W9 B: d7 S6 S! l% x  q1 Y
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
6 y2 x' ?5 f: Q/ Y1 L  f9 K



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