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   z, j2 J2 Y' D

& l7 c4 H0 x0 O1 D, W) Q' ~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。
0 @5 U# v$ {- p" d
& d4 a% C' Q2 S  d7 I马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
4 R" A. ]2 v  W4 j5 q2 O
! j7 y# v9 C1 r% \/ 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。0 y" v" `% k7 _  U
& E. S' s3 p# f/ P) k2 [$ d% Z
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。
6 p8 d+ H* o. a* z1 G) J6 C. G" Q% c) X" c3 ?
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。
  n5 G8 k; v" n
  M4 q; Y* Z) v. q  b! Z. W) CLEO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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- W( h; Q1 C/ e, v) zV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。( B9 d/ L" W: E. y! q( o/ F" F
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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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; N6 P- U% p+ d: B! o! n3 c; \- ]4 d+ w/ v/ g

* }; E9 y% |, @2 K' w
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
: V9 }0 ~) o. o- o/ i( f8 o* Z9 I3 _5 ^5 }% ]
做下算术题" }; N2 p3 p+ s0 B% `+ S# _0 W
“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。”
# O7 s( m* v) x1 ^: E3 I1 m' E8 {2 ~' l( L& Q$ f+ ]+ h: B
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
( R  R- v' T1 o) a( m4 y9 I
( H: ]9 j; Z& V- w地球表面积 510 million sq.km
  L$ ]( o% U- B. p* h2 |, D/ m4 P+ J' }1 H- O9 m9 C  b
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
4 Q4 Z( h0 `% ?% ]9 z
* J- J  q4 _+ ]+ Q北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星/ I( A/ c7 Y2 T" R5 }1 s9 [$ t
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？, _: E# r3 c3 C

4 l+ @/ e: S. n2 k（5+2） = 7 G， 除以 20万
. H" b  P+ Q+ @! {
% w0 g5 l5 ~, W3 ]! e35k
. h! a2 M: I4 Z9 ~* X) f$ I3 l
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:258 X6 F( h' l+ S. P6 ]' R+ H
做下算术题! a& E- d. f1 s- m' K9 S
“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。 ...

+ H7 w6 U- s& U- J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 11:254 m" v: b9 V. J
做下算术题
5 T' F; D8 @3 t- D* s& q( J0 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。 ...
* }8 q/ n% L% M6 I0 s9 {8 w+ o0 u0 @. B( m
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。* `& O. `* }, N6 P4 w6 m  |8 z
9 i$ ^# H. s( Z$ R# C
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
/ _. U+ B9 l" u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， ...
1 N+ y" b* r& N4 N7 a
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
* n& z) h& `( q: q
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46  a  [2 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 ...
1 ^4 S9 p: _  w, A2 U
" b& j1 H1 p8 O7 S* }! Z6 U
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 {8 u( r* n8 H) [8 ~3 V. I; J- m) X4 R( [
- l' {: t! U, W) M; B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
" i" x" k: S$ F+ N( V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 {7 @4 ~4 |! g6 O) I( M9 e/ S& R

6 @: b" Z( G. F, j, i5 w: T& [据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

7 M4 D9 r' c0 @% d) G# Nintended 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% W8 T% a. l* H9 q/ C& B
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
# a( [6 v$ F# }$ x7 n* ^, l/ @
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 l( l" _+ J5 a# @# ~( S1 o相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

! J4 M7 G& J8 J
2 ?# Z( k7 h; f/ P" q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。# x( `  \" r8 ~2 ~* O6 j
“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。
; b6 [8 f, J$ `; R' @  j0 L; ?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。  l4 P  p/ i, _# M; Y& ^# e
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？5 D' T/ k! P2 ]! P- y
: S- Q+ c0 c/ u6 [* ?- Q
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。! l' M7 x( D1 S) H) d, ^
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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- W( ?5 e! m5 S8 |
有点意思。
1 {3 D' C; x4 _: ~% h8 {“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 ...

" k! u  [: Y& j4 x
% Q8 {' H4 N, ]7 e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
' ~+ v- P6 L$ h! P' _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 ...
( X- o2 d3 o; _0 Z- c: c/ A) o% M- Y; ]
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
1 N1 B1 D' ]4 y+ E9 A6 b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
+ U, i; r" Z# J做下算术题
5 C; \& Q2 y) {' G- E2 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。 ...
4 q) q2 P; |* }8 T5 }- u/ 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。
2 I5 o, L  @+ j/ V, T8 D3 P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
4 r: ?+ L$ d5 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 ...
! K5 N( C9 Z$ z7 m/ x3 j
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
, g5 U7 @6 W. t2 H$ B: j3 \9 g: v常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

) ?6 X' Q$ ~3 c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 h  N0 Y$ P: n
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
4 ~7 c6 x+ d+ H/ n$ e0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行$ T" |. Q1 [. z8 Z7 M1 g) j- U
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行; R! w: Q4 j. m1 I7 t5 z
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行, A, G# E& @, m+ @+ ?, x
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
% ]' O& w9 \$ N1 f1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
$ w! p; X" @# k$ e7 E2 A' \$ M1 a+ r2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
8 L* s% @6 s2 w3 ?* B* d  H# n2 u% T7 c* T: E. \5 g
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
/ q- T. z/ v5 x# J3 J$ ?& n; e: j2 H
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+ c2 [" F  R5 p& X  `: n0 p/ e
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 ...

  U. f& h! i0 y2 b1 T1 j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
( g. K* P5 [# s* e* l  L1 {, L2 G! t我说的是需求，不是技术

1 t6 D2 }: m6 O7 }( d( R) a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 $ s! I6 a9 |4 }# D6 K' [
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:505 U: h( A% z* w$ c; j1 E2 T6 D
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 ...

3 k* L" ]1 Z7 A2 s$ j
% J8 D3 q: l6 q9 s# Q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 , H+ q. E8 {+ B( H6 e+ b0 `, M
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
7 ^  R/ D. c% l+ B  g: p1 E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。
' u# s7 I2 S  r( A- Q  U. W

4 {' q+ \6 t" @* x* e; }  F/ c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
/ l& X) f+ y$ Y. a+ w
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
  h: ]1 s# A! m. i; d% \3 F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。 ...

4 J. r6 ^% B6 G1 ^5 ~2 t
& I( L6 \' m# _5 F6 p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。" U2 L% r- C5 h, Z/ U0 F% X

# |/ Y4 o( d9 B) \1 J  rstar-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 21:062 ^( n) y: R2 O9 |5 O
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 ...

( m! R- p) n' l8 j+ t" o1 P) X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
6 k. Q0 J( J4 B( K0 ~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 ...
( P$ J3 I, M! @8 J! S# H. X
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
7 e3 c& F3 Z* \7 v& A
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:203 ]6 _( Y- d" l9 V0 `  k
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

5 O7 Z. o6 v$ J+ ~5 O. g. d( f. S' }0 ^! }; ~" W
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number  ?0 J0 S4 u' t7 [

* x* S- ?, I' Y6 K2 ]+ R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。3 ?) Y7 v* I6 f" ?$ _

& J( `% G! Y; o2 A' P- j' {这是后来的一个增补的文件: U: i; F! |: `: T8 m' g
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% D% B. w$ L) e2 H, d



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