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
5 Q( A  g7 P9 Q! c7 L" {% s
1 m' M# u  U$ v, Y2 y9 C  a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 M: X/ Z  ?) @  Y7 o9 u
, U6 S2 v5 E. Y% u, M! g" y
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
- B" M6 O, `) K( o( v5 E) F. r
9 r$ ~" G& z+ D- 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。/ W6 l" o. ]3 {  P8 ?6 P# w+ V" t
/ [% |  m, Z& Z, ^# N
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。2 Z2 C# g. f% n! [8 u+ d; ]1 Q1 }

" @( Q8 G0 x* C) p3 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。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. G7 t0 Q0 U7 Q: _# I1 q% E
/ M+ H( {$ b# P/ O8 C- WLEO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。
6 D& y; h7 V" J2 d. J/ G4 B1 P( t. o  s: E3 t$ @2 G: G( l
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。$ j3 p# d! }: Q  Z0 A/ T( H

: m: G) U# J9 L5 K- p, o4 v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。  ' w8 P3 Y$ \# _# @( M
& H! ~6 @" x( a  F7 A+ z

, V- D1 u/ i8 ?8 q9 h2 w! y* `" |1 }$ Q3 A, h
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
( E6 y& D3 l$ e# F+ }& a! W$ C- q; Q& l) H9 S
做下算术题/ q( u, x8 y% t% T7 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。”7 I! z7 y3 F. _
, Z) r: ?% Y' f" s) b- H# m1 H
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层  L/ ^' @+ P+ R. X0 W3 p

& X( m' r: K  e0 x9 n) y地球表面积 510 million sq.km% c9 _- A; w2 @8 B* K! p9 |
* v' V; n, o) ?2 }/ m
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
* \- t. m) w0 U: k, x$ o$ n% k6 ~& ~  x+ O) J9 O/ V
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星- K, \: u- ]" @
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？
- {  L# B& c/ y4 y. `
; [, I8 Z8 ]9 e1 Q5 Q（5+2） = 7 G， 除以 20万( E( L- x- h# s1 t( D

+ U' k9 Y; V5 Q3 }35k
1 Z3 s5 b- ^$ E5 {
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25. Q2 r5 c# F" H7 g2 U) }
做下算术题) D; \7 k: t6 \2 P- s0 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。 ...
2 w3 U5 I* H9 }
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, L; v, e8 @. E& U3 z) e% r6 F
做下算术题
: ?+ ?9 `* x; P6 G% i3 e“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。 ...

2 Y+ c: c6 J! u" d% ?' R- \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。& a% s9 C1 ]+ b0 E7 R
# `& t  W5 o. S$ _" R
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 01:043 T  n/ ]; Q! Y/ d2 M- `3 D6 P/ M1 g
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， ...
% E% l' E9 M8 o( [
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
7 f2 e; F0 d8 l& U
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46! v1 o+ t3 e: E  H+ c1 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 F( K3 Z$ D( A4 s

( R1 H! Q6 c- |" s: f4 |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。: Z6 @% w; `0 q; {; ~6 C
# L! h$ q7 t( }
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. P- h. M9 b0 P6 Y0 X
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。! O1 ?9 d7 D' u* o
0 ?4 T4 Y" ^0 l) n8 `0 H+ V2 D. G
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
) L) n. Z' E, O( k
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 03:300 c2 a  ?3 s/ ~% I4 T; O' E
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
: Y/ z# I3 Q+ i! O: d3 s
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
6 u8 _6 k6 C1 r/ z( G相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

, p% V3 ]1 U5 p+ H3 P  M
! h$ R4 i, R% ]/ _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。
8 g. g( b8 B" R5 G) [: e+ \* L# o- W“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。
2 m% l: r  Q1 `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。
# Q# {) }. m4 i7 U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？7 V0 A0 q$ j) @- `; N
. l. t8 m. w: H
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。
* w+ |! Y3 U: _6 K6 e4 P7 {  z9 b
0 T& \$ P1 L, e( V" e  N8 V8 z$ L) o4 b. h4 Q$ s5 E: P& L
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
4 t7 P7 g, f  e) l& P& U  W7 g: f有点意思。
$ `1 n& D- s7 T“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 ...

2 r4 z" Y# _2 ^, q/ c8 P: ?6 d  [( G3 i+ k  \4 J: C; v
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, j) ^2 s) ~3 y, w* ^3 c# J* E6 ?7 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 ...

, _. {) ~* n$ E0 V! }7 N$ T+ \查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
# o* I& |0 ?" i# W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
3 l+ h2 N1 e) N3 ~6 K+ T& E- g# v* Z$ ?做下算术题! o4 o& I- F9 I) h% v; D/ 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。 ...
* Z1 @% Y% W- t8 i- H
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。3 L. F8 ^1 f4 a! ?2 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 11:504 c& \* Y2 h3 J3 X. F
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 ...
! |  h: t1 @( b4 @3 B/ K5 ~
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 17:013 @5 s, \6 d' `  ?: c
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

3 v/ A+ H) D' \2 o$ D. 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：
6 |1 K4 Y  ~1 @8 q  I$ S0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行" W/ M0 Z4 i" w1 e' z) B- e
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行  x2 q' J8 Y1 `
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
/ c+ ~( v, W7 y' }4 X0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行$ H+ u) j1 n0 \5 y7 S, y/ o# F, `
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行4 @7 i( V& k4 ?$ t# ]
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
$ p5 K- o- m. \: |. J' }; A2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
( T' C# E& i, H0 {9 U# s6 p3 y  s& y: u/ ~7 I* A+ L
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。; Q3 v9 t  Y" @1 c  I! C. l

! ]+ N+ h* G5 K4 C8 r+ x
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
& i9 w# Y6 |# T% \/ P5 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 ...
# N) ^& g& f- b( S5 Z
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! }! R' ]) p' u& W
我说的是需求，不是技术

, V( f( h0 s: F; C, 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
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
8 R0 _& Y* H7 J3 T; L6 [
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:505 E1 ^! V% m  ^! s
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 T2 b- i, B) F. j0 c5 r3 q6 ?

  v. W! I% l$ k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
! q8 J" \. f; p$ F- Q" g
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
( R- R9 \. T) a) x8 k  T! 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。

) s4 |  `. g1 d  d) g' ]9 A
4 g3 A% Z% Y) u% a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
1 {% _/ F% l5 `/ \+ V; c
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46% V0 y7 N# M7 q7 R- 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。 ...
3 Q! N% b: w4 T
" A) R$ g/ Z7 I6 Y4 L5 `/ Q
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。; G! M* v) X1 l- j3 o' t

5 n4 p5 R% T, T! ?; E5 |5 ustar-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
. z" L5 ^( t6 C: t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 ...

$ {7 ]" ]' L6 P( N  B) P1 w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
( R/ Z* U) s. q6 B1 d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 Z4 F3 V* K: i# t* M- \% g
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 ( m! R- g: W* a: s' c0 w7 h
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20: i2 B7 l7 t/ o$ r% K
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

, W% ^4 y, |. @( j) r/ E* g
7 g& d5 t7 Y1 \http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
) u" i( G( n: E6 ], S, A) G$ O: i; B# h) W/ 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。$ t4 s  ~. a" k5 ]
- p; R2 Y. n' v3 G6 o+ L2 i
这是后来的一个增补的文件3 K6 J/ f% k# k, o: e
5 E" ^! |7 {; L) h1 W
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
' U# D+ x7 Y2 a& C: G  e2 N



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