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
4 K! N: N* e8 K& n9 z$ M) Z' M4 M" G1 z
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。
& D' m+ b; n8 [7 s0 `, b
! u+ o9 w. m- z! N& L$ J+ K) a马斯克的这个项目要建两层卫星网络。$ L5 i; t! `8 s! J

8 i8 z. Q! [4 y* 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。8 w4 ?8 p1 p) K6 _2 t6 R* T
& {# J7 J) P0 K  h& w
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。
8 {5 \' v, [( K$ u( v- p( o/ j0 x1 n, M! X9 y/ Q! [( g
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。
2 ], Y) l; f# s
; t, y+ Q9 D9 P: BLEO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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/ w5 W, Q* z0 m+ {3 m. W+ tV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。6 `( l2 [5 B& j+ z+ [- ?
2 J- N8 u) _. y% }
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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& L/ _5 T5 I% m3 r
) v8 d+ V9 K( Z/ P5 i3 |, t
% p$ m/ Y8 q7 H  u  r" v. 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
+ l- c" ?) B  E! I1 }1 d0 ], K5 M. |" w6 @0 |0 V: u
做下算术题
- W$ W7 d/ e. r% z7 }: q! M# 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。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。”
! r' x" x# {8 n0 u5 F+ c! N6 i/ @$ }& ?
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层6 }& Y$ O- w9 T1 j' e, e
# A2 S, r  @- m3 i4 w$ u5 X
地球表面积 510 million sq.km0 l4 ?7 T0 d* j" }& X
$ n% w2 V9 P5 L4 n: a" ^! v
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km: s( \% S2 e1 `' Q6 f* F

9 [4 ]7 I" r8 h9 Z1 l北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
4 I  H6 @2 I* s% K; r% v* L( V- C1 r. w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？# U. Z5 s) G! ?9 a6 N" }

1 I# B- P/ t% E9 g2 F/ G（5+2） = 7 G， 除以 20万
7 V% S0 `: I1 D7 P' o+ h7 g4 i- Z9 r: X& k
35k
, c* O- N/ I2 y
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25- q" s/ d# R& e: z# \
做下算术题8 S5 O9 p( c% b4 U7 M9 m# L8 f4 V
“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。 ...

( h* E5 V2 Q8 X- f- J. P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+ ~- S- Z2 g( w+ C; Z
做下算术题8 s  V  n2 ~1 r, z
“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/ F6 v' g' t* S* m" @: g. q
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$ }" b* `' s! b9 w$ x- Y

$ r/ r- ^7 e; A+ M& `  L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! U6 L! K' l3 ]. g; 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， ...
* V( T( |8 ]. @/ s
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
4 c. u! h7 X2 o  e6 ?  ~
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
8 {9 B0 A6 ~: }/ |8 R/ H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 ...

1 c7 t* B! C5 `. E4 ]% N' a7 }4 p
; U1 X. C4 {* b% g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。0 ]& b' j. ?( }) |
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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
& k# W+ m2 i) R: \" B0 l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 q/ E" R) ~$ j) _) W7 k
6 E3 q4 O8 ?5 g, I3 {$ V据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

9 a% V" n6 F( i6 y* {1 A6 l( Jintended 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
7 h2 R* ?  x, K: Ointended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

+ Q* F4 @, A' [: Y8 F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! ?+ x8 [4 n6 X& m7 x# [4 Z  [2 S3 x
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
. Y7 E4 w+ S9 X/ q+ i* W, B
- q; ^4 }; I7 c/ m  J5 {6 O1 L* 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。
$ M$ `& B) b+ Z. ?0 i  X“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。; J  U$ T7 G4 R% z
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。9 k0 J/ j3 o' h1 y! k8 m% }% H, Y
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' k  V; o4 i0 w7 K) @- s

7 s+ N: b7 q" N) d# e  L; }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。
; b9 l# T: A$ X9 H' A: K1 e  Z2 j; N* Q, |. D5 U6 e
- K: x* ^! P# e) T* v& d7 r
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26) z, N% |- q) Q1 B6 i1 g
有点意思。9 |! {' {! _, Q4 d
“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 ...

) R- ?6 m) G8 g: b- y& G+ S
5 @0 U8 [8 ~# _- k6 s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
( s' F9 b8 I  @# m  d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 ...
9 E* N. j7 D, l; x3 ?
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
& I; i7 N$ f8 l' N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
, T' o2 M# x( m6 q' A4 ]做下算术题
% M( |/ a# ~. C8 {  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。 ...

5 W# Y5 i  g- S# K% M2 C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。" N2 w* Y) Z; Q; 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
, G1 U- J  @9 E$ H2 ]# G6 R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 ...

% J$ Y  n7 p3 J/ q7 E! N: Z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
6 q4 N3 l' h5 c5 b$ V常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

* c/ h6 F( t% k7 \3 N3 }* e1 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：: y0 o; G  @( r+ I
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
% n2 i3 y: h* o, r- k0 Q. B8 N0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行: l6 g* M: m& o0 w8 u0 U; W: x+ z7 G
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
1 _% |8 }+ w3 c  u0 M: B7 U0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行6 {- S+ Y# N3 ^& J& O( l
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行. {& b' G, N/ a# L
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
! u7 }; N; |8 Z7 d2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
: {: Z8 j  D% E* S1 n8 y0 X* H! a( j' F! c/ U* K
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
7 K. z& m7 a5 b/ w
4 W0 b# U" K2 l; D6 a( y
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+ Y5 E: z, O3 a- C0 o7 Y
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 ...

4 x" C) j/ \7 U7 M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) [8 u; D2 G* z0 }6 Z# D
我说的是需求，不是技术
6 `; ?0 i0 \* S( @$ r5 l
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 m3 L9 l  }) }/ K! E1 j' K" B
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
. p1 F; i- t" v; I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 ...
7 Y2 I) X# Q5 V
% J! l0 ~& j3 p/ C
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
+ b) l- n, J% P- f4 x
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:367 @% ?0 N3 O2 ^1 w" M* v
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。

7 U  A$ P$ Q# d+ C" H
* R  }/ f/ B" b) z3 T  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。
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 ; s1 z4 n8 x- M* ?& I7 q6 s
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46$ h$ r  b' e, V) @# g3 `- a: y
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。 ...
6 c. U3 ]4 K% |6 G4 c
0 I8 q' l9 I2 |$ 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。' M+ z8 s$ d' r; ?

7 l. W5 S/ L. T, c. R# [) \4 e0 Gstar-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
7 e+ r" d0 e# 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 ...

: O. E, T2 P, N7 S4 t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 18:016 x- J6 T1 ]8 ^- _, r
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 ...

, ~" N5 q6 S; H% W- s3 ?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 \* m* x7 j& t0 H! L& R
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20* g: J0 F; m' C
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
5 h2 F: E/ O, i. Z

) m! ~" l) j2 X$ d3 O% y% t6 zhttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number) A  z4 |4 I7 c: S4 M( t

+ V9 \: a/ `# ~# j( k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。: Q& t6 L" q4 b9 \& K
0 o2 \# r) S& e" d; g8 X
这是后来的一个增补的文件
' Q* K# g  O, V/ Y) Z; t, H8 n2 T) J2 A4 h
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
; B: ~# D) I$ ?# K0 i  A  Y! a



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