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 , K3 C- E& l. o) b; s
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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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  a7 ~$ o) X7 B1 T- W) a马斯克的这个项目要建两层卫星网络。6 s. M7 ^; Q; x+ w
6 X- h7 q; U1 z( V8 J" @, h
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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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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7 S* ]9 t- ~* i& P) P: G" 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。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 a3 j/ [/ B  ~) L$ A
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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。
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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。
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; f3 [8 ~) G$ b6 Z: e6 X7 m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。  & v+ @4 }, K7 Q- v0 U3 H4 K2 N( b
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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 ( ~% h$ U/ S  B: W/ O2 e

6 r0 k7 s. m# ~0 P* n/ Y) q做下算术题
+ n( [7 V0 `$ S! y( r$ q: e0 W8 R“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。”
3 ?( q* a! ?3 a% t- T0 M0 U6 m8 C5 V+ x, C
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层, d* Q+ i5 A. I; d  e  m5 P
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地球表面积 510 million sq.km, Z$ c9 k& ^0 Z
% I4 V) N# i4 g' H, v2 N
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
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( H3 H2 b, R& c. }7 c' G% h北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星0 G/ [* f9 ?: c) M- c8 y
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？: P# Q& C6 ?9 ~
* {2 ?' J# Q/ Y/ X' A5 y% u9 j
（5+2） = 7 G， 除以 20万
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4 N1 }; u& h( N2 n, p35k: L/ `" _/ b" Y7 [
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
8 r0 {8 B5 `2 s! o$ B" Z做下算术题8 w8 `7 P+ j3 T) @% U% ?* M5 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。 ...
6 o' }4 a! i* l, C
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
. z9 I) l/ T# x8 {做下算术题8 _5 n/ [. j- o' ]+ q+ n* r9 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。 ...
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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。
0 e9 y$ m, i0 R1 T2 n( ~" \+ h; O! L. k+ 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
+ F+ |. n( t) 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， ...

8 t# |% z2 g, N  Q3 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 6 g6 E5 W! W8 L  i6 I* D
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46% x8 y; h( \9 Z: ]$ T
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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/ z; @5 C+ E, B; u3 Z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。( d/ w: ]' s( Z
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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
  ?3 [8 L1 _* x! j3 N' f- t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。
) p9 q5 F7 B5 q" ~; ?) A* ~9 a8 M. D
6 ~1 H- }7 X8 N3 A5 G* |据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
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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
# V6 e) Y$ u9 ?% p( S4 Aintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

3 w2 W5 a* j9 [& U/ R1 \4 A6 \+ s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+ W9 G! w4 h0 Q7 b( _& h
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
8 g1 Y5 D4 s+ a' F
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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。* \: {& J) w3 I5 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。
/ M9 \2 T* ?' K! w( O( X" P1 C1 SVLEO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 w% h, X* b! m5 K& x- }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？
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* S/ T/ o& Z- e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。
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作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
2 a3 I; k4 A& W! z( d* [/ v有点意思。% {, R& B6 K1 ~0 L" 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 ...

8 o7 T( G% P9 ?8 `0 N' m6 D- u5 l
; O: c3 ~0 G2 C# M' o& Q: g2 E5 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
' \$ I  f% \% V5 I7 a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 ...

4 D( @7 G" h8 M! [' r9 L) T查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。% ]$ M  l; M: o6 k8 @: k, U
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
/ Y& v9 v7 ]0 q# S% W. e做下算术题' C: k  U  c, k/ |
“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。 ...

- c/ Y, g8 G# T9 X+ ]8 F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。' C4 }0 @: i$ U0 Z
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 11:507 ~3 L3 q( G! C" k" @
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 l8 ?( L+ L/ E; e7 P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
# y9 `6 R5 h/ p, N1 m常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

: I8 K8 m0 \% |- 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：6 U( W1 P3 n! R- V; F4 X" A
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行$ W; O* [% z4 X) k" X& B1 Z
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
/ o. N, H  G/ u; ^" F1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行4 s1 W6 C' |4 w" Y. b  p
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行# w) |+ h- |! K: s: P% l
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行/ n' w7 X- G+ K' w  O- y. A
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
/ X  T( d3 N, ^* j! y* s2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
5 R9 b* ~) k- _4 l6 s# d
* X% _0 V! n* H' K/ o其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。- e; P) X8 n( x3 E: l' M
7 H. V: j' C: H# `# U1 ~# n& v
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
0 X7 Y0 o9 Z, t/ `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 ...

8 H0 \! P- ~% O# W4 Q* l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 17:296 G! P* m9 i) @3 l3 m
我说的是需求，不是技术

  A; z: P. z8 {0 }4 I- e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 3 }9 X1 Y0 M2 m( ]5 n5 o* |
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
* z, l" p$ @; d* q+ t8 s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, M+ P0 l1 R
+ _* N' U: z4 Q+ I3 k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
8 H+ F: ]% ]+ P3 v( p5 K; [
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36: I: {9 L* z2 U5 D" h1 Q/ K7 o( 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。

' c' w0 @6 a. W# {) _7 u  D
( w) Q* o# `; ^3 F, t3 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
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陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46* L6 c9 i: p  m( r8 j9 r
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。 ...

3 q+ t! m+ d+ c' b1 }* n) s% ]  V+ R% i6 D. ^* _8 m$ 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。& X6 l* J8 k' B! s8 S1 a4 g

7 L5 n) B- Z0 I) Wstar-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
* a. k4 M. O" B% l) a7 `7 E! z2 I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 ...

* n9 W6 f+ P5 b% J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; D- m2 w3 C$ w! _3 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 ...
. r7 @/ ?% p9 r1 @4 b& ^
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 ' s5 i. \( `0 F' t. m+ d: u* r
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20: e* g' K" R0 L8 L/ H% O
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

% }/ E4 W3 G9 a+ Y, d
7 N$ {  r6 ^! }http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
- _  _/ g4 ?2 `4 f3 W2 s7 _7 ?7 E0 \: q- ~+ V* \: [8 S7 i
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。: |6 Q! h* N( w' C: M

/ y! o0 c% F/ u( u- N0 d这是后来的一个增补的文件, u. {5 y$ N+ k: Q6 ~9 j4 k

* F0 F2 `4 Q$ ~" i& ihttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
" g) O, H: J5 M4 k



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