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
) S* h; D! \* S4 V  p, b& r) _+ Z- j) J) A! K* ^
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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马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
' l8 g) X( K% }; Y. @6 ^+ H* e) F& i* e7 T$ L* q( t
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。
( M2 s/ u% H3 F8 B+ j
% q+ H9 l. t5 Z6 N  r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。$ m$ X  n/ u, E# ]" D% k- i
& A) H4 W' Y( [' w; B5 n1 O4 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。
. F% F3 S* ~8 s* U
/ {, [% R: X! P0 w8 o0 \( z* ~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。3 S! g8 J+ T2 z( N( f% A/ K9 e

+ f2 e3 F  @8 P* D- S7 ]3 E3 ?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。" R4 m1 ?2 a. X% x  H0 e8 d4 @
& q% w3 n  Y5 `% y( C7 k- p* I
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。  
$ H' \# A: g/ j# t4 h
) J! s0 k% P$ P, ?- o& P0 z# G% \5 x1 i7 W1 n! T

, K! w2 D: O2 ?/ j1 J. L
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 * ^  L5 w; v$ r! d( s

/ \9 u7 e, Z1 m6 L8 c6 K3 T, G7 J做下算术题
1 z' n1 c- {1 f  P9 z) 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。”" ?$ m! m4 H) Y. N' [
# h1 w# n% [2 ]# `% e
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层- L( z4 o) n& B; J
: Q1 k% c9 `; U2 }0 E
地球表面积 510 million sq.km- W# j9 p! ]  _" O( ?+ V. k

4 f( k6 f- d, P5 O不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
0 W$ x4 |& K' c* j# E/ u7 J# }5 k% l3 f) f8 L! [0 d- v# a* `6 x
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
8 L7 l' p# T+ Z4 @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？
* g) o) y; b& t" R0 z  V% t2 C& v. d# }, a+ N
（5+2） = 7 G， 除以 20万0 J1 U8 R, |; |. B- j

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8 v6 P; l1 U- n
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
$ B9 C1 u6 d7 x做下算术题8 T" T! @* G) O  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。 ...

3 P2 ]$ f6 b/ R( {3 h  c  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
' s# T6 c! `; F$ g: E做下算术题0 n; E3 C, r( c$ k3 f
“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。 ...

, p1 E  Q1 s# g: A# D8 g8 F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 l7 ]0 Z4 j& R: C& s
) J/ e" ~, O3 `: 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
2 i* b% n# O- F$ O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 n( m% d. G& m* I6 H, eso, 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 & a( n! y, p# r$ u
晨枫 发表于 2018-2-26 13:466 Z' C: ~( j( p
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 ...

: e1 p+ q5 G3 c, v; B+ u2 X0 w  I! F! r( X! r5 k' p
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。
1 O9 K5 B0 s3 j3 j  Z  A/ `) u0 m
) _1 Y' a. U. c* e& Y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/ t2 B' Q1 }0 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。+ I- _; V/ i+ X( T4 G" e' J6 n

& w- E; F9 D* ?6 H据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
1 K$ `) Y! h& \3 @/ x2 J
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 03:302 H8 R4 x# y% ?
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
8 H: E  Q3 u; i; S1 Z7 Z, L6 O7 Q
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
3 l( ]8 x2 B2 T! S3 o7 h相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
: H* U/ s1 o" F# G" z, `
' S8 y! u9 U7 k' s. f9 ^9 z
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。/ e# x+ A7 V: q8 r% L& i( y6 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，理论上“阻塞”的问题不大。1 v3 }! J5 d7 t  n/ a* `& x$ }' I
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。; F" l0 }, M) {# j9 M( [3 T
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？# P4 Q+ V- I) ]; n  p  b7 Z

' m0 E, V3 M+ B" o9 D: A' r4 Z! p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。
& B. N4 Z! T5 f4 F; n/ n8 t4 [2 [4 r0 Y8 g2 m

+ o7 I/ @3 Z9 G! L& T' P
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
: p. F7 F! H" W) ?  x  D. k有点意思。1 H1 n# j" r4 e% U
“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 ...
0 q9 h6 A3 ]% A  x; F0 ?

$ K* F$ U5 v( K9 {$ W, T' h0 i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
. a, ^4 H# j) j/ `' K1 b- B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 ...

- N' ]" ~0 V6 i查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
+ t; J0 t& |- P: l# |; a" r0 r隔行如隔山啊。
作者: tangotango    时间: 2018-2-27 10:15
pcb 发表于 2018-2-27 00:258 g; I: Y5 E8 a5 U  N4 X( F/ P
做下算术题
, T7 H8 D4 g9 z  f“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。 ...

% p( J8 e9 N( V* ?( j+ s3 `% I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。
) Q8 l$ Z3 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 11:50* m' t: _0 {% Q4 r' N' q
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 F2 R$ p# N! i* L; @, A
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
1 S  ~, P7 }  Q6 R: o, a6 N+ B常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
7 o1 z8 J1 W# p5 r' Q* e& R2 F  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：$ a1 n1 C& @' ~5 m* `8 E
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
$ [+ ~0 j! }. v3 @0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行( t. E% h  q1 w# D* ]% c0 g( W& c
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
3 a; U9 V. `# j. Z" {8 R# @" c: e0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
" w! n5 e/ G$ _, e4 V0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
& Q; Z& |3 u) ^4 V2 _6 p( d1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
; U9 t7 u$ O% X5 X- o2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行3 q% p) d% o+ U5 n4 |% i

1 x; k& U5 t0 I: n: Q其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
( G! C% N# y, ], e8 }
8 f, i2 m1 N2 {. U$ @$ j
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$ l  p. w$ L1 h* N$ l
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 ...

1 [, z; w$ B! i3 i# J- h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
- Z6 i( ~# p3 P我说的是需求，不是技术

7 K, ^( v& d. l$ U" W9 R0 O" 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
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 , Y: ~( t8 m; C, x1 \7 U
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
5 A7 P5 U  j$ Q: V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 m, Y# Q9 e0 V7 h. W" ?$ S0 W
2 _1 V! g; l% g3 e2 s  M7 |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
' ]" J& u, I1 X2 f' x
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:366 }4 _3 R, D1 Y/ U8 b0 V1 r$ X
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 t+ ~9 M* h; p( b" K8 r1 R
* i' n& [# R3 K: H8 v
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 : e" b) _4 E* ?0 A1 y
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46( ?7 o3 n! H' ?& W0 G* i' d
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 E  h; r7 c. V- C/ x  v
: V( k/ R' f% b; P+ a+ ~; `, a, }$ F3 d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。( p5 h1 h5 J2 u4 f* {; Y$ b

6 |  R. `5 y; h: Dstar-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
9 V8 n" i2 ?0 V3 s& G# T0 x% C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 ...

% [6 b! z6 K$ h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
/ q4 X' _+ @  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 ...

9 C! J1 _7 }) O7 A( F) a+ ~' A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 - C6 Q& H, w5 y9 [8 Z
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20+ {; m6 r  [" X2 M% M
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

- C2 o; Y. `% I) H3 I3 o$ x$ i; V* g4 v7 x# `- J& z
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
1 U. x. t3 p5 A9 V' I2 ^' N
5 o& V, |' s& Z( X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。0 g1 o  f' n, h$ M
& W5 ?% @1 {/ g/ T) |
这是后来的一个增补的文件
5 `5 a" l. F3 w
7 [! u/ B# `  s% f6 O. \! bhttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf. G# J$ K1 T' p5 H8 K  V/ q) |




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