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
( }  l; y+ X! T$ h( ~: u
$ b. @6 g0 i1 S6 P$ @  W2 z. j& 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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马斯克的这个项目要建两层卫星网络。; f4 B6 `$ M' ~# w# L, }; g

" o. i5 u* ?- o5 F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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4 u: L# l' V( w! W' R, d+ h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。
* m1 N4 g* ]: ~4 c4 k! N) i
9 L* D) j4 d" b( \% |2 F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。
) w  k4 x! k* a. ~
6 \& D- t8 X6 Q# P6 e/ ZLEO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。7 e6 l" e2 i4 B, S2 {  t" f, E
( {/ P# d5 Y! n: f7 x( v6 F; H
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。
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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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  M; ?( }; Z% U) S' T% V/ f0 M
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
1 [* d; b  G% ?. `, Z. y( O$ c
) h7 m; a. g( j做下算术题& x3 h* z& Y) u* d  s% G. o
“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 G  x( [% r* H; O2 k

* C4 ~5 Q- d/ R+ N* P, Y2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
- J7 l9 t4 S+ y) l* m+ U/ k  o" Z6 Q! S8 J: {! k
地球表面积 510 million sq.km. C% y5 Q7 e9 _+ {4 o
+ [* [9 F0 _1 d  S
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km$ {% B; c1 I" m! S5 I

' x# a9 Q# G: ]: z北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星$ R6 e0 d; n) o. o" 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？
) A9 h. @! ?! i" `4 ]( n2 b
; g/ I0 W/ [3 }' r' |（5+2） = 7 G， 除以 20万
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35k2 Z5 V. C% o# |' ?
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
; I% C/ `/ U9 E! ?) l- ?做下算术题' Y& U4 E$ 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。 ...
+ k4 V: N) B1 u5 A
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
9 X. }6 i0 a' u; ?- L2 i做下算术题9 q. ^+ J' J( F2 ]
“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 x$ B4 }9 x1 Y# b4 S. x& o' J
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。
8 w! u, T/ N& d/ w
& W/ |) g6 l7 T% D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
3 ^- e2 I0 x* [/ g$ Z9 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， ...

! j' r+ a9 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 7 A, M; k) L8 N2 F0 Y: @+ G
晨枫 发表于 2018-2-26 13:466 i+ G4 T0 Q$ h
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 ...
4 d/ Y# B- |/ @

4 D1 g$ n6 s- e0 r0 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。9 C7 P8 \# K# G( m

/ e! F: s9 a8 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
" n  v8 G  ]# {" X! M( g% ]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。2 ~8 \! Y- w# r, N$ y# C3 b# ~
" r9 E& [8 g4 M! N, }
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

9 X" k0 i. x# S; c. b# cintended 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% y( }( s- n+ a, C
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
; q/ B: K% _+ n! m/ ?# j: Q& C
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* z, u/ ^9 c4 Z! W* y; _) r" b
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

' T  d- E3 O4 e# |* e" _) t7 Y( g% ^% }: P$ ~
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。1 v7 ]8 A( E8 x* 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。
6 l: c  T# j# \) J& c: pVLEO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。' J( }: i) F; L. T0 H4 S% l  S$ v
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 j  D- M; L

" O' h/ p6 f; n) Y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。$ ], Y- _: d, ?" E4 Y. s' a) \4 Z

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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
1 Z. w- D" p  F: e+ O% G有点意思。' i0 t4 h; K2 P2 y
“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/ W6 ]* ]7 ~

! r! {% Z5 G; l9 ?2 `" E5 N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
; ^# E: I2 `7 M% b: \0 T1 h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 ...
% n5 f# J3 t3 u9 Q2 f& a
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
& n- e3 C+ t& m" D. B) y. Y' l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
7 h  ?5 Q( H4 x7 m' T7 L+ I/ o做下算术题
% u4 Y+ g; @6 B. k. y1 f& x) x! x“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。 ...

: m* }" G: F0 [9 |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# i% `# }9 I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$ b6 p6 U) u0 C% g; l
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 ...

. h0 Y- F4 h0 j5 b/ G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- z& X# B3 `* a
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

4 x* b6 K7 c% l+ j) d, j, 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：( ^# o% N  u$ t) O6 e% u9 g  i
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行9 P: n% n+ p8 T( u7 G& ]2 E" U0 C
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
: n+ j4 x2 g) u4 J/ x% W1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行# ?- O: `9 O; c0 K
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
; m+ Z% Y7 n; g0 m& E7 o" }0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行6 A+ o  A% O3 T0 }# w. G8 h$ l
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行$ P1 z7 f3 Y; \7 u. T: n% x- q
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
1 Y7 b( o- i4 n$ X( q+ K4 D; _
' o# k, p2 I# s" w7 T( t7 G5 Q其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。- c1 ^7 U( M- `. Q/ O
  K' V! `* t9 T  l4 x: x4 B" A$ Y
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
0 l; Q) U1 T4 u( Y. o5 k5 F* r; o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 ...

5 i2 a. s- m1 {7 \9 p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
* r8 f$ d) L7 @- Y$ |我说的是需求，不是技术

- x7 o$ r6 n* y9 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 7 S7 s" l0 c$ ?, l* t' j) K
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50% [. X2 a" a* f: y% g6 `8 L! H
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 [7 S' Q) E4 O& Z% g  p$ s2 N& n8 x$ r
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 19:366 `3 Z0 o5 N# k2 R6 b
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。

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" G6 c8 B- H$ h! y$ H  N; L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
' z8 ~7 l( @3 P/ `. V3 ~% e$ I; 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。 ...
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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。7 b9 P0 c5 ?/ ^9 {1 k

( |2 Y7 o; U: Qstar-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 t8 g( G, H# [3 i. w( H: 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 ...
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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
, u" H1 z- ~2 [) q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 ...
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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
/ J4 p5 j5 T' g6 R9 a
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20+ L0 j3 T# D3 D4 Z* `
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

' D$ Y9 {3 L; M# t9 u9 ~2 m- \) Q* j0 E; S* a, ~2 D! Z/ @
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number% v. Q$ Z! h% H6 a; J: @
3 W7 `8 d5 I* G8 Z- K7 A; c7 z
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。& u/ P: a$ y0 b' q8 H
6 d2 s$ V. W) S9 Y; ^
这是后来的一个增补的文件) x8 t1 D; X. q- t  j

; U6 l7 h. h. ]3 W9 q, Nhttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
1 t( A5 _, _% H



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