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
9 w4 ]3 g4 R. c4 M% _* a- h9 R2 d+ [: h
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。( i8 _. T5 m' @8 y! k7 _2 l6 \4 u1 D
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马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
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" g  {# g. S& _* E9 n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。/ Z$ s. F. U! h  W* s% y  N

8 q: W: a& k. 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。
( X) K7 Y( u' w* k; h9 t& T, _  U" u
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。! B- K2 V, n' W+ i- s" x+ S6 \

8 Y' f1 ]1 {/ s4 QV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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8 b+ P) E( Z6 |. q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。  7 P! B. E5 L  Q
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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
) [0 j6 ~4 A9 [! Q% H4 L$ T/ Z) Z9 ]- T  k" q" k
做下算术题
" F: h* q2 w2 n( L“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。”
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3 l$ A. x1 e& z- ]! E7 t2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层9 ^* R6 p2 T9 ^

% k, Q  S+ |- @7 Z4 @, H地球表面积 510 million sq.km
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不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
0 D. o# `- d) X7 f$ {2 Z* U+ Y5 {( }1 @
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星; r+ i& C8 x$ u0 L5 R8 m! B
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？
, Q4 i1 b( q/ Q' S+ w4 x
! p4 Z4 T5 R% x' H! m/ j（5+2） = 7 G， 除以 20万
7 P2 G  \  u; T& ]! M
: d0 O& R% T6 V- @35k
* z! u  Y0 v( r( Y  \
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:255 E# V7 ~! ]8 u" a
做下算术题) t( ~0 ]+ R- k6 t
“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。 ...
! G2 {- m  S! _) o6 G) V
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
0 x# g7 ~( `# ^做下算术题
  l! ~! a$ g3 S4 U& l) M“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。 ...
# ?1 ]; U6 W# ~; U; o9 T
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。
' \1 ~; k6 D) t9 e7 k# w4 X0 Y9 X5 I! M% S5 Q0 ?
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+ ]  l- s% R2 g0 z* [3 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， ...

3 j/ X3 `0 U, k; D, q5 Xso, 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
3 R& @! T" S1 L. U& a% ~# p
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
. J+ v; h5 B- ~+ ?+ G) ?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 ...

* m' L" j1 [! f! D# {, p% G5 P! _) X5 V+ h% `
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。& y4 ^# K, [! Y( ?/ E/ n
" W- |; f. Q$ b% U8 h3 w
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: W8 }+ U5 {1 V; a3 E1 d! B
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! q' p, N) j5 W9 l4 K0 S% x8 d
; c! W8 ]  P3 P. n: i- q
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
, c# |. f  r' M7 k% 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 03:302 q7 r* k8 s  g5 \. Q* `; t
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

' c9 c2 p# K* c: @. e( 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
* q- e9 L' u" O  U( ?$ D6 M相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

! R  V' F8 I: g. s2 I* |# j& g! i7 S1 L9 K/ y% e5 C9 n: 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。
# c( n3 |9 ~. q( ~: F7 E“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。+ W! t8 R/ ?( U, M* H/ e/ c
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。
! M2 @+ n3 `% ~" l. M: B# 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？
. @$ y+ z9 T+ Z2 g- R4 N* r1 R, f8 ?& z! [
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。
: Z- g8 d0 H: D; U. |, }% M9 Z' {1 `3 L* ]' v' m6 G

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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/ I5 i& v  w9 _0 S4 C4 h4 [
有点意思。" l$ R+ c  A; q# i, m; |2 z
“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 ...
9 D2 Z* p9 Y' \0 H4 e; H
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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  N7 Z5 p( Q/ `/ ^
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 ...
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查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。$ C( H! }2 P3 e6 ^# O. v) ~) f
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
! `  _- }6 G. B; {+ u做下算术题$ V% o+ g2 |2 @3 p7 e. A3 {
“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 x4 Q' F6 R$ e
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。" W- M  W7 f7 Q& y" D. ~9 k& 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 11:50
2 ~. V0 f) Z* n1 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 ...
# o: l( _0 V) w! A1 ~" l
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
- x" p0 ]; ^3 u* I# K3 R& p+ d常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

. n7 `( v! _$ i. L9 B4 I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：1 F( g, M# n! s( x- G
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
  q: x4 c3 Z- C& m+ V* }' Y: p0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
' X. S; A7 ^, r: @; o1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
9 N3 J5 ~9 a0 E- X  y0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
( X( S( F1 t* q- A0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行( x, _5 G! n( v4 E( C: b" E
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
3 a4 Q: [+ R7 i3 i& ^2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行* y, e. K2 Q4 t/ [3 c- `2 I9 g+ a

' m' [! G+ s4 {. F$ I其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。+ Q$ r- X$ e4 M( e( p5 o: j9 X
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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, n1 i0 T3 x) d) ?9 r
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 ...

9 f$ h& m! \) e3 Z3 R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
. s. P& p" M2 y2 u我说的是需求，不是技术
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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 1 h8 ^3 u& `* Z; J8 ]( y" P
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:502 C1 D+ {! I4 j8 U9 Y$ \' |
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 ...
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% {# n! i; `+ l2 X3 M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
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冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
6 g  Q7 [- @4 l; M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。

# a  e% b+ ^- p2 [* o( p+ g: W: O" D: Y3 y# 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。
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
5 w1 @% ~) j1 C; o7 n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。 ...
: @; X2 S' V. g; a1 ?) i/ }+ ]

" n4 l, c  `9 [- 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。! f$ A6 f" E) j7 M. V+ q

5 B$ I! e. a3 astar-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
2 Q, u6 ]2 C* o7 `5 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 ...
0 }% G& P5 \$ F( a( ?' i% e
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) c1 L7 Q, E( j
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 ...

8 U7 A6 S( _7 }( [8 I0 C" 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 : u# [9 G( E% X
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20' c& z- l& M# K) g* C
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

9 _! s* V  I7 S2 l: t
3 z) F: S$ Y: nhttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
6 u) y7 p. C4 Y* t" g& e7 @% I8 r+ e1 w, q0 ]' `+ }
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。- m6 a1 v: D4 a0 t% a1 p7 h$ K

9 `; z  ~! u2 X这是后来的一个增补的文件0 G/ t, o- ?5 H4 n
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https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf& S# a) C- a- ?- x$ Q3 z




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