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
, p3 Q1 e. j) a8 b" m, ?  _! w: D# j. y, ~5 R+ D  o
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。
9 q" X' |* M/ p! s
, a$ V' W' b! ?% ~' e2 i$ i马斯克的这个项目要建两层卫星网络。# W4 F9 o9 X+ b% i

- N0 W1 R; {9 l+ T+ a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。
' y: x( x1 J: V7 l7 g' r3 j  g/ m, V) H* K; n+ Q: `3 S; 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。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。
1 T# f, q6 v. Z2 a* ~
/ I6 h) d. B6 t4 D4 H. iLEO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。0 }0 L% o0 p+ Z3 }
6 F' z" n& L! g8 n. T6 l* c- E
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。: Q' V5 y5 S. y. H6 N( l

" t( z5 W/ r: S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。  ) ?& o& Y* {& s* E
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2 w! e7 G, I$ v& r2 V6 m! ^
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 * E" `  [( O5 I# f
# t0 R1 l+ `, D9 X
做下算术题: b+ e0 i% ~) L9 C0 U6 T! k6 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。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。”% d& t- y  T4 T
; y- G; J! [0 B
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
, @: q' G# T& Z8 l( l* X  e, I1 F: k" O0 g
地球表面积 510 million sq.km
9 L! i7 c1 ~: J  o
; Y; H3 P. j" m" L不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km" ?' M* W, D9 y9 x
* y' v* V: s! q; N; _* k
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
( _! B; M& r, k3 R7 P6 {+ 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？
, K6 W' M* J  I* {" ~$ {0 @
7 M) G8 J& p: b（5+2） = 7 G， 除以 20万
# h. k# w* X6 Y( S5 H' N2 U: k7 m/ G4 `# a8 a7 K8 Q3 A7 V- Y
35k7 C# B) {2 z/ p0 U
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:255 L$ e, B" U+ d+ h! {
做下算术题4 w& w. F) a4 J' [' 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。 ...
8 L9 m4 ?0 B1 C, P$ K: g; ~" `
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* @. Q7 h/ a% P. \
做下算术题0 ?5 S( W3 j& k; D* W2 ^
“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。 ...
- ^# C9 X& M* |) [1 U  ]+ h+ 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，大家散场出来都拿手机出来，结果电话都打不通。8 J0 ~& }, b! n' u! y/ z
* R' u. S: Y9 p$ x
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 01:041 }* u8 n, B6 C. v1 I
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， ...

+ H; o* O9 o" y# t- y1 @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
$ [% I  \0 O# P% `$ S6 Q
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46  u& y5 V" j  j5 C0 i: k
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 ...

  f- W1 t& k4 |4 p- E6 c' M' k' H# q, M" W$ l7 T9 t4 t, }0 N4 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。
9 b1 @" \+ S' Z1 q5 E7 t" ~
  k6 w% ^4 L7 d4 A0 C+ [' a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
1 a2 Y: R+ s# ~/ w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。& E5 }2 o( ^: S1 {$ R1 o

, x- k# X& q5 U! Q* c  _+ }5 T/ ?" E据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
) B, @9 X: J/ |' j  Z! E/ q
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
4 x2 Y4 x/ i2 c7 P9 cintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

2 O% ~6 k* U1 i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
" C- c8 J/ l8 B* p8 [相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

+ w2 N# s9 \8 _7 Z# q$ |' H
. ~' U3 `+ k+ P9 f8 X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。# D, t& D; }9 H! M! p' I
“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。
. N. h  V7 M  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。
( T7 W3 M( j& u* O9 K) ~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？+ l& s, a; Z. W" Z
  r7 J; N) i! B# N6 ~0 d- d( ]
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。
( I5 K/ g8 X$ T2 W; W
) `& Y$ v# M* g; m) e9 A! O- f0 v4 F
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
) e6 E8 S/ N( a, r7 e- m9 ?; U有点意思。9 c2 o0 @$ h/ |1 I4 \, ?
“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 ...

" S5 Y7 k( U* e: p% p& Q. [. _) Z0 K. p! w6 ~8 M
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
  H7 S* q' {1 r2 C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 m7 g! K! k( |. i查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
3 h2 m. N! \  U- o( F: X' `隔行如隔山啊。
作者: tangotango    时间: 2018-2-27 10:15
pcb 发表于 2018-2-27 00:250 u0 r* o' A. v
做下算术题  M! j+ h, S' n6 S( Q- @
“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。 ...

, w' w2 `. G! {  a0 K" b6 c) l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。7 z" V' V. y1 F/ H
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 11:503 R7 m: ]( [' u. Y+ v" Y0 l& p
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 ...
& S; S) l$ D# R; `( N
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 I7 V" F$ d4 S. m, ^* h
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

. P3 ^2 |! k3 H$ J- t2 _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：
' R" W2 E, G" I0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行4 j" M6 g. r! P% M
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
/ c7 m/ S0 M! B, E7 S4 G- |- d9 T1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行0 Y' K# `# N. o1 |, \: S& Z
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
6 A( t9 v. }% ?) N0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行; v% C2 r, O0 {: Q) T. H/ H( v- l
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行- C+ t$ Z+ x. n# }8 V6 [% S2 w
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行5 @' B: x3 M) D6 L7 E
# G5 ~; N* |* d: b
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
. [! j2 L/ X* l/ r$ E& T/ n1 f' `; C0 U9 Q
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: j' q: s0 B- W' N' ?( g1 J
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 ...
0 B2 S6 [  m; T' ~
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 H1 o) l7 D3 l+ c! c" A9 U; f( C' a我说的是需求，不是技术
" `4 \$ N6 Z" S2 i4 K
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" p" e1 j6 S( T: {5 M
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
6 O2 ]+ r# m7 ^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 ...

5 q8 K* m- e: R; b/ q% I1 Z
2 ^" L2 C- Q- W  T7 d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 1 R0 h: P2 ?: Z( j
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36( X; c& J) G( l+ Q7 z" V  g- B. {
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。

: l9 R- l- Q+ I4 S/ f) s7 R9 A
0 Z5 C7 K. ^5 }5 G+ C) o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 1 \* d. f4 m# r5 |  p7 J
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
) @! L( a: c& Q  T! F3 U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 z5 \( \! l. p$ H; o+ c1 Z! W, ^1 P+ [! l" t5 q+ r( O: Q2 _5 a
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。: `2 t+ ^9 L6 d; @/ @. W% L$ j
$ W4 ~3 q& A* \1 B
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; g2 I) X8 N8 I& J/ k  |
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 ...
# H6 x) l$ g. T% w8 Y
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 18:013 ^0 e/ ]9 Q; I! V
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 ...
+ M/ ~; y4 h+ @+ r/ a+ C# _
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 5 B3 A. g/ v, j
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
5 a2 Y! y$ Y. v  ^8 k他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

9 ^8 I9 b; F. {7 j! c* p7 E5 |) A1 ]8 t4 B8 e, O/ J" d
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
. m" G# l! \1 J
( E& G7 r  h  j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$ R9 r& |6 d  p
/ g6 X$ B5 {. \  \; d( e/ ?这是后来的一个增补的文件' Q) {1 d- Y8 n* Q

. I* {- b+ ?6 l6 Yhttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
. _% b# k% N) [. j7 m# i7 Y: z# Z



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