star-link

冰蚁

: h( [3 g! j0 K  a8 D2 i. 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。

马斯克的这个项目要建两层卫星网络。

# A6 u( r( b9 K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。

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。
6 h* w# Z5 ?3 C9 @* [% H; H
& ?$ o7 B, r: c- {) [. 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。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。
- u" ]( @  f, P3 f, V5 f
& Y3 {0 a* O: y% y4 D7 O, {! rLEO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。

9 ]3 k. H8 y* I0 q, F; K! Q9 kV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。

, z/ E& }  }9 a/ A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 H: P. Z) H) _

6 ^  ~) _( |, {

冰蚁

- s; a9 T* f1 P: ?) x

陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
6 W6 ^& S. i; u: ^: b" J他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

/ O  N; [( p, g0 p% r: s  J- w
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
( D' b! Q' v3 N$ V- R, Y2 |' H  g
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。

这是后来的一个增补的文件

https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
$ K) m6 a- F: K2 @. c

陈王奋起挥黄钺

他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

四处张望

陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 18:01
" t+ D8 b& f3 m0 [: A$ s) B2 S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 ...

6 r0 f0 b1 h2 i8 _( H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。

code_abc

由于使用扩频技术星地微波通信的信噪比远远高于7。

陈王奋起挥黄钺

冰蚁 发表于 2018-2-27 21:06
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 ...

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

冰蚁

* l2 T2 u5 x1 {8 e) r: Z

陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
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。 ...

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。

' y& Q2 C/ t# V% A/ W+ A" Y" w5 @& 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。

陈王奋起挥黄钺

冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
+ o3 F% g  N2 Y6 O6 j+ F1 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。

) q7 a& i( y" i4 e3 i+ ?
$ A+ S9 A0 N: ?+ y, ?' K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。

冰蚁

陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
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 ...

1 T' z5 d$ w. g! @% S  ?* Z$ [
, x" w. \( k+ 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。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。

陈王奋起挥黄钺

四处张望 发表于 2018-2-27 17:29
我说的是需求，不是技术

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

四处张望

陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 17:12
! l2 v1 U  z* {  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 ...

% P0 `2 Q% q/ w8 w! _我说的是需求，不是技术

陈王奋起挥黄钺

四处张望 发表于 2018-2-27 17:01
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

, u0 a" _+ V# g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：
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
5 T" \) a- ]6 u4 i) u& D1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
" N8 r+ T7 k8 d6 l( b! C5 _0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
- d9 J+ D- f5 E: A, |/ i/ Z2 p- T( \1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
2 u$ c8 t/ k, Y/ ^9 s9 e9 c  u8 j2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行

其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
! s3 Q4 g2 m8 B3 @0 F; P5 O

四处张望

陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 11:50
) e9 \7 h4 X; {2 a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 ...

% M% M* U( u, k* |常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

陈王奋起挥黄钺

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

tangotango

pcb 发表于 2018-2-27 00:25
2 N' \; _' t4 x. _做下算术题
“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。 ...

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。
% M' ~/ T! q. L) }0 R* |# |才是VLEO

雷达

冰蚁 发表于 2018-2-27 07:00
% \0 M9 J' T# u3 c; g; o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 ...

& `* G2 u- d2 F- d查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
8 n$ ^9 u! Z) ~) q  y& y隔行如隔山啊。

冰蚁

雷达 发表于 2018-2-26 17:26
! v7 m# |0 O2 K$ |3 g- h# n有点意思。
“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 ...

9 E  J2 n) @' o$ G- \
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。

雷达

有点意思。
8 C! d; ~- u& C* 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。
) _" U' Y0 K8 G! wVLEO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。
$ C3 k0 S& ^; \4 x1 w+ h* Z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？

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。
6 X% C3 [9 j/ ^7 Y6 Y: a
( \. C) n! g  m! U' _
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晨枫

北京阿新 发表于 2018-2-26 13:43
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

3 p8 b; K. P- X  M
8 W# W* P# l8 w" M  f! 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。

北京阿新

晨枫 发表于 2018-2-27 03:30
7 z$ {3 Z( v0 G" n% P! H: `! sintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

晨枫

冰蚁 发表于 2018-2-26 12:57
1 K4 ?; e; W. t" X" m% M- ]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。
: j3 m" H/ s" s" V& v- K( d6 V' l
* Z. B: m. y$ N4 ^% _据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

5 t; D+ \; M3 A. a) p7 W+ Dintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？