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 ( ?0 D# Y4 _6 i( d5 n  P) k
# l& l4 m" H1 \  m
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% D6 `1 S; O+ r' w) T; u) S& q9 }0 V, R# a, l0 A
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
2 A& ^* h' x# _, n! H5 F7 t
; H; y  h% H! w! c6 t) P) |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。+ z" \9 l2 h# o8 O! |+ k' E

% m( w% C. v% i5 m; V- K9 v& I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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2 t. S  y9 N2 W1 K# @3 C* C* PLEO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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9 q  ?9 r: B" |4 O) }( \( VV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。
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1 c7 W) x1 p; k* U! E$ _7 d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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作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
# T1 ]  d  {6 u0 W
" p* ?4 F+ }) U* R做下算术题" e! ?3 m6 Q" u% |# N
“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。”7 v) k: x* c7 P: K* z/ ]2 e
2 y# \- n) i: H8 z+ b, d
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
& s& N+ J/ r6 d7 Z! a- ~7 U: ]- ]8 K7 K+ ?3 _5 @& {' D* N
地球表面积 510 million sq.km
$ d9 o1 N& B+ k
+ ]5 w! ^: g7 w( I9 P不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
7 v' A/ `2 e% Q8 u4 n* d+ ~/ e" D$ e+ B3 w) D3 C+ n
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星! }! M% o1 [; h# H- c1 J- e
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？, ~7 {) s$ e" P' j, |
, h: j) Z; ~2 J1 `+ Z. l
（5+2） = 7 G， 除以 20万) k9 {7 {$ z% F! g7 _' I
' A. {7 [; H% C/ X' {
35k
; y: v) c+ i/ g- G- E8 R* |
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
/ H% X) l' v/ K/ m: t. d# m' ]* e* }做下算术题$ D; D- R# e3 C: ]( c. Q: x2 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。 ...
7 _- x& E5 {/ \  b
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  G& _8 b6 N6 s5 v: J, s; b& E
做下算术题
3 V& m- V* c4 A/ C% x7 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。 ...
# e- ?+ V: v$ X4 |6 J
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。
$ L2 r5 C& s6 k; y1 T2 }
6 [. `+ ?, z1 p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& [# |4 g( t* A' _8 Q5 Y
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， ...

: \8 C6 B- W, ]" _9 }6 j( f& Jso, 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 . j9 C+ D6 @1 f# p2 r& }
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
/ r$ I3 t# X$ h1 ]& W) P. M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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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。. l! D9 y0 s% u
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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
* z1 W2 B; S" l3 [/ h- M& e( ^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。
6 U2 l+ {# ]. `, O- J
* y; ]/ U( j1 W! o据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
; p$ v, W( C! g( `( C& ?6 k
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+ P# X% _; t8 j4 }1 A
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
% o8 h6 w4 g0 T/ `$ Y3 L* h7 M. T
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 \1 k6 v+ w: d7 E9 N  g# f相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

5 J' d& T" p3 w+ U1 y) M0 ]9 b" ^" \
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。! b+ J& r: g7 W5 V- U; a
“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。2 K( U: c$ ^) A% P
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。7 Z6 s5 ?9 I8 s7 ]' b4 @; [% 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？
4 R; v# t; H$ o3 \
7 h) ~, R' W+ @# L) T+ j' c. P' a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。  r( E- ^9 s8 \% u6 {) b

/ M% ?9 `6 ?6 T; R, }+ g( u# w8 t" v) H
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26; t! Q# S) X5 E
有点意思。
* `9 d# F7 W0 L+ H, M0 A“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 ...
7 y# b- |5 r' C. U

3 l  L+ m' e3 ?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
4 g. w3 o$ ~5 {' F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 ...
# ~/ i( X9 d. R, }% i
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
) k6 D5 s. E5 f9 L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 R% e) q+ C/ f' W5 \( ?做下算术题! K3 v3 b- g7 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。 ...
7 j/ A+ X4 g) c+ B! k3 v/ t
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。
. c+ g' F5 w+ [; }' K4 ^( V( V& x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! S1 A1 M3 [& E& @
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 ...

$ b# q* X) J' t1 c& M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
% T: r( J, R* b" c, S4 x常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

: c8 I& n/ s8 n0 v3 _  C3 {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：8 a: w. p5 Q- Z7 l* Q1 M2 d
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行8 S* Y8 ]7 Q1 U% D0 U5 F4 s! t; f
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行1 d4 c# Y8 {; ^
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
: M& [% ^# p3 P7 ^% ]& K7 U2 F0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行( w6 L7 L, R4 f8 m& n% Z" p
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
: p$ N/ z) ^+ j/ D) U1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行* t+ v( D/ S6 i2 ]7 ~. M. \
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行* j  J. n9 [! N+ A) l/ H

1 Q& M, a1 t, W其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
: H0 Z$ R3 u& h( {+ F
) Q  |6 R- h/ t; p8 @: }/ K
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
6 u- \2 u* t: }3 d1 H3 K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 ...

$ ^# W5 ~) r% y, w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
6 S$ X0 ~. R& p; P% \5 l3 V! [5 o我说的是需求，不是技术

' X3 p8 a2 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
5 F3 E0 ^* j" v9 R* R7 I
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50: ?; L/ P* b& ^0 Z  c) 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 ...
! q0 @) u0 t4 [& s/ B, L
' A  {# y4 H& \3 E. L3 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
% C6 I5 {; w9 v
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:360 O0 D3 |5 ~# Q% Y! {
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。

6 ^/ `9 z. O$ y3 v1 ]1 t/ Q  r; D: H
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 : \9 o6 r, U; S6 Q
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
! C+ h4 ?8 {- S- V- t: 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。 ...
' B" @6 A: C! E( O
% G& T. ~0 M% a; t& N
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。* v0 v7 U; j% H% N) F
! ^! k' t7 m/ m1 Z- f5 u& 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
- l8 n2 D2 V1 Z- E1 q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 ...
  E, `* y% H+ y3 Q9 b
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# p2 G# n9 c( i; Y" ^1 c
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 ...
% W, }$ U1 U( N% `" ^: l
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 , r: S7 n# Z! J1 B
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
( }% x$ r: M8 L! r' r8 }+ A他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
* S$ o" G0 R0 f; e5 t) F  s
6 f4 T7 P8 J3 c% y7 y
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number3 w8 L2 ^: r9 n- u: {3 J
0 b4 v  f1 R( w0 [5 N
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。
$ K9 `" C6 O, u, c! l. g
8 `% o) g6 [' j' [  B这是后来的一个增补的文件
# }$ D  w4 x, d' [4 ^% |( A6 I" z9 c+ H. B- k
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf3 `$ v4 T7 s, r" {& U( E




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