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 1 ^5 Y$ @% Q! t5 u$ b. C' J# K
7 Z& f  C3 J1 U; X) D$ z! `( y$ @
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。+ X! E* z$ k7 l. D' p

# _5 J8 X5 G: l; C  T马斯克的这个项目要建两层卫星网络。0 R! x1 V' w2 C% O

$ r( T+ P# O0 c% g# f$ ^3 f5 }/ g/ d" v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。4 R1 H" H9 P, ?* E8 Q

' `/ g7 i6 N2 V$ I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。) g4 g9 J8 Y& O/ Z& j
: M' t% c; y: G& c+ U4 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。2 N1 ~; z/ f+ U
0 w2 M- u" W+ m& m$ v
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。
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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。0 \  x7 u) I4 X5 N4 S4 i8 `9 a" E* K

3 O6 z/ c; z9 l3 Q9 m. L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。  8 H) `# D1 i. i$ I; W1 Z

1 Y" D  ~! y( T: ?* C5 c9 ~9 z6 V5 f. U7 u$ z3 r0 G' }

/ i$ [' A% L2 ?, h: D& A- E& o  Y
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
% R$ o% M- W+ ^9 k3 Z+ P9 _0 ]0 Q* P. t8 g# F- L
做下算术题) U9 y) `3 {% j  I
“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。”& i2 r: ^0 G8 H0 t, `1 m7 O, u6 w
7 P1 t* {3 L3 l  F5 @( A
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
+ o# k' p/ T6 o* ~# N7 Q$ M: K/ D; S$ O8 ]  h
地球表面积 510 million sq.km4 z: |7 J4 R; t
  b* @0 k' ^' j. r* i
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
. |7 ^) a+ \8 C" D5 C- o6 Q" g6 ]& {4 q. N8 u* w
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星3 E# k; F5 h+ @5 P' v: `
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？" u; @4 ~+ T/ }- w) g
  i7 O) Y. g5 d$ E( J" _9 ?# P& }
（5+2） = 7 G， 除以 20万! ]2 p; b2 j8 X
+ B. X# C+ F2 N* s$ Z
35k
* N  ?0 _" A, w( i* j% k# k
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
! q$ {6 g# R1 `9 L1 V做下算术题
2 O5 B& J' e0 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。 ...

7 o$ j- {. O) r7 c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& Z$ g( g( j" A: ?: F
做下算术题" T. [$ x" J5 t; l* T9 z$ c5 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。 ...
6 s/ J  _- ]. d( k3 a( L
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。
- L7 d  H+ {1 i' L; I" v) n+ z* D* ^( }* L; 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 01:04
0 }' Y0 a: \+ S4 I2 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， ...
( R+ e- v0 [5 q% m
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
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晨枫 发表于 2018-2-26 13:465 |4 F9 N* d/ t
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 ...

( m6 H1 A* s, s! W  ^" }  W4 O1 L" ], x8 U) h! j! H% f
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。
( |4 K* |( J- x2 s  ?, y8 j. P, C5 c! P! \3 v9 d
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 12:571 n% y( ?5 Y/ K& b! S6 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。/ e* R  J& ^$ Z* c1 Z' ]
* e) x& _5 S7 e2 g2 p
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

( y" r# l9 Z4 h- A6 l6 c/ C* qintended 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
7 ~8 I& c# Y+ E3 L. |: w# Cintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
8 N8 \4 P! I' i! E0 z, r
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- P8 t; ?  U7 ~" u
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
, \2 v# _  o" A/ P# H1 c  x# {

5 A4 m: G9 ~5 k9 w( x  |, T$ i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。
9 l$ p+ @$ H$ G' 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。# h2 J9 U7 Y! Y+ I7 `
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。8 M3 W" n7 x7 b1 S" }
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？' d# q- b# p+ h  P2 S% S4 Z/ O
$ n; \! O# ~% {5 B* G; A
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。
, i3 j0 E0 m5 }$ V2 D/ \
: A  ~" U& E+ U) H7 \$ D* {: o% C* {' Q
' Z2 L! C, b7 I" a! j# K
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
0 S; V: e! t  {1 F  f! V" d有点意思。6 Y! i1 t2 P7 y8 O
“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 ...
; n: |! a' H9 @! d

& m  V* H4 b; \& g5 |' I1 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 07:00
+ p' p" k( X' n6 w! P5 y& P7 u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 ...

% `. j3 x, ^5 G  m- _查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。# u! `. G  Z' y( L, n3 C
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/ n( e+ P& ~; g
做下算术题# O$ I9 c. C3 X- p+ 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。 ...
1 d- M% Z, |( b& q( 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。
+ F+ }. }% Q9 p+ s; n) m/ l% V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; N. b; w( f: [; J% \$ B, ~$ `% 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 ...

4 ?0 a. m/ l$ |+ U7 b& u( ~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 }- _- A9 k. b5 D$ T' E9 T
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

. r3 T+ _8 ~3 U  c0 s( _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：3 Q" C$ H" b! x+ I& O* N# T- b4 J5 y
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行" x' N' n. k" h) l! @
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行- s2 ]( W6 t+ F/ p1 c% \  y
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
) V# L. ?3 ^* [* R4 R1 W0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行) u, k# o! ^5 d9 @- I
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
* d( B1 ?# m: Y( }, P1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行+ d5 s9 H8 P+ x/ U# A9 Q; E8 C- X
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行2 \9 F1 ~: h6 C: y* `

/ d4 \' M# K2 b2 |3 z其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
, a9 V4 q5 ^& b6 ^" U# x, c2 V# q/ T
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: y1 f. l- v, z
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 17:291 t- \& F# L' I) O
我说的是需求，不是技术

" T* ~) f5 j+ f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
+ p" I' h" H. l4 a4 F2 z
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
9 I" o+ p6 Q) T/ ^; B: U; j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 ...
2 |, i5 q) z/ R2 j: k, ?

5 [. x2 e; J/ X, t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
1 B" h# V0 D! I+ z7 E/ G/ X
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:366 V3 ~/ v+ T5 H$ [6 _
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。

" f% X! c& c% K- D$ A' a- Y! y: X3 I; W# m  T: 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 8 i* q3 N( w! r
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:464 y! X% O' d, }: T! {$ \
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。 ...

) u" c" a' `3 R, i  \
/ V5 A* @. s& F' s6 H# 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。
; J* A. K5 h8 ?) s. Q$ {% [0 h8 |4 r& @$ K
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
5 A, ?* `8 W7 S+ X2 H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 ...

( L2 w5 \' }  V' p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# Q6 N' O: [1 h, x- y$ m# \
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 ...

0 s$ @2 V1 k; |7 L3 V: 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 : P2 R/ Z/ O) D
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
% u8 j+ J% c/ i( Z# G' M他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
7 b9 ]1 W; C/ ?

6 Q( R8 |1 v2 G) {1 l# r' Dhttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number. ^7 Y. m7 i8 `3 Y$ g. Y

$ a! q, p$ }& D" I! Y5 Q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。$ S. n* P" j3 }# y, l

* a! y8 u+ v: u! T/ R8 I: m. [这是后来的一个增补的文件
# G: I7 v/ f- V# E$ F
, W2 v: b( Z  j5 [. F! thttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
9 R/ R9 J9 E, v+ V( P



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