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 7 H. y2 o. q* s9 B6 @

# @+ \3 j* R: ?9 F9 n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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9 l* i% g$ [& x& m+ C: T马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
; [# w$ G% j; S" }3 Z( ?" I+ ~
2 O! I' B% y) w& N) 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。
2 \1 y  `/ J/ Y+ y. l0 b' }1 y6 m8 u; f) N( R+ ]5 {1 s* 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。
4 `% J" s" j; ~- }
& ^: \/ h3 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。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。- k/ R! A( C- ?; a& S

+ g6 d) V/ U" u& ?/ }( 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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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。
" V; u. o  H; P! T
; ~/ x  \) ]6 {% ^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。  
( T4 U/ k' C6 T; H' z7 ?$ [6 C! M# y, O, J6 B( t2 H2 ~% T( C  a
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, T) t- q# i5 @" r( p: T
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 4 w8 w; |5 `1 i5 V7 o: ]

. a& K5 w8 [! Q$ Z0 X% p做下算术题
$ o% F. l0 @4 t4 c3 g$ 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。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。”
# b" R8 @9 H. |0 Q8 h( H. B5 f  {7 t9 p) Z- c1 S
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层6 Q) ?+ K8 T% a; c6 W' T% h$ B

! |, h4 f* c" {地球表面积 510 million sq.km6 ]4 d' K8 D" C, K- y; L) b/ F
6 ]8 S5 z7 h& h  T* u4 r0 H/ C& }
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km2 v, m3 }7 W7 B

" c, U/ B2 ]) k' b北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
7 d8 f4 q7 }: ?$ o) Y( n4 y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？- O/ \( C3 S; Z6 ]# Q5 l) H

" ^- j8 N0 \* k; T3 |（5+2） = 7 G， 除以 20万4 V" b, U& |( o

( _8 _( I7 Y; R  c35k. V$ S  S# M/ M" U8 X
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
* Z6 t6 q5 ~8 E* k做下算术题
" j$ s3 o  ]8 m5 a“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。 ...

/ ?' L2 |* }% f6 l  b- `% W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- M4 N2 S& F1 u: A1 I8 a
做下算术题
2 {% J! K. B3 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。 ...
( z, B7 @* `+ M% z+ {  ~9 ?
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。
, G2 c; [8 @! i% o. Y6 U: p+ i$ ^5 o" F# V" }9 k8 N5 Y1 B: U
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" q; o* ?0 ?) H) 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， ...

# N, \- O1 h7 M( U" s, Z! |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 - e( m( P( F5 g# X* p1 d
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
( a& R; d8 O, u( K8 U- P, Y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 ...

" z7 A. x$ E6 m$ G  ]2 }/ c6 I6 E  U  _9 Q- }4 @# m
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。( r6 \/ o1 E( {/ t

- W" {" R# K4 |* t$ k3 G9 P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
4 y. r" F0 o6 t5 z& v( M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。
; D2 N% F( r3 `1 H/ u* ^, o6 T) P2 X! @$ f& ]) g( }( X( x
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
. S: Y+ e, E' N
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
' p4 Q: v, t: H5 Nintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
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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
1 \' w& C7 I% x5 U) _. o相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

; h4 |7 h( G! [: @2 [& q3 }* N: z6 z; Y! `0 V
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。
+ K/ n: T$ R( m  z# p+ i& a8 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。
( z/ ^7 \# g# y$ m7 mVLEO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。
3 ?6 j' p6 v/ m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？
2 T1 A' E% u. v2 D. [2 j
, k2 H$ v3 q/ d- G7 Z- C+ Z8 e2 o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。' }) ^/ u' Q) L0 s9 L3 h7 q/ S
3 `1 k3 B, S" n3 X$ O- O

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作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:266 A2 @7 Y: K/ L" c" K$ k# V, Y
有点意思。& ~# f" L! F) J+ X# m: 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 ...
# m* @: k9 {+ q* Z' j  C

( }: }' g6 `3 b6 @! E7 C: C! 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 07:000 Z: p- B; X0 W% [/ f
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 ...

0 h, U) c" p% o1 {, X; L查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。" v( ^( Y7 {3 C) {% e( e6 j  ]" G
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
' X; E: N' O4 W2 \% ]/ v1 d做下算术题7 a. m  e0 {' v7 _" U
“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。 ...
; B! O; [# H: t1 E' I- a
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。
4 }, K+ A: ^. C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# F1 E9 S7 N9 q2 r0 p: 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 ...
6 J9 c) Z& E" \" J# c
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
) V* I' E1 a# H4 H! P+ b: [% e常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
' v) A' ?; ~1 o7 k6 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：& ^. ^  E! u9 Q" s! K7 v
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
* W/ k& U* L2 f1 b0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行4 R$ [- F$ c. u
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
. B0 e) J- S  `9 _, z; I0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
8 Z5 n- G6 ^; G' p. p0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行- o; u/ V0 A# m. e* @
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
9 k; [3 @3 H  X6 X( P% D5 c2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
$ G7 S6 F& Y0 Z. A* q+ u" f" ^4 S
8 D& V0 j4 ?. X/ s3 o其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。5 p) t8 j7 u5 X  W! f# ]$ S6 _
5 _+ C- Q. x2 \0 b  h8 K. r
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 17:124 W* J' a! Q5 Z- r1 J9 k% F8 G
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 ...
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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
. t# J2 }- b: R9 N% }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 j0 I) Q$ P% G0 j2 x0 f0 x: a
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
, [8 k, W: v, s4 _% F( A" 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 ...
) i) h% g$ s$ @9 E
3 M: z% B5 z! M" n
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 6 Y) r) X+ [& Q' W& z! l$ i
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36! A2 J+ ^* d) v2 H1 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。
4 [, h; Y+ U/ N4 a% R  E# N' `
( f' h( o+ U  U. Z+ W! 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。
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 6 s9 k* i0 J" c8 I: t. |
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
7 Z0 |  m; _6 a* y6 g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。 ...

% M! G' N8 I) t" I7 l# F1 v! ~, u* 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。
1 b2 ^2 E- g  C8 B- y9 I7 E
- ~( _* B" ], p4 n0 g0 @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
7 ?% F+ I" ^' G6 K' h8 l3 V  n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 ...

  r" k& w! c! T: `  S2 d. U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 18:012 u- V( _7 ]/ v' S3 ?1 ^2 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 ...
7 |8 g; a( S( T: }% {
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
9 ~0 u, g0 m9 N, D2 y$ p. l2 k) A
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
  b# w$ ^% k0 R6 ^# P* v' z他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
/ _! e) Z# U/ d
  ^# s: ^* K7 G4 e- ?) \2 E  {$ Q
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
! b/ ^/ L5 W( a2 c& w( p+ q
. [6 a. q! ~- V5 g" G8 T6 @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。
# o  n5 @$ {* M2 X. }  i+ }/ |: _# l5 S! e
这是后来的一个增补的文件# Y: r; y/ T3 L0 f0 t! G% c

. R6 C  o( Z8 @5 c: O7 F& ?https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf! }/ m! I5 |; ^" V5 A




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