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
- F2 F* I( Q" u6 |7 J2 T) y9 `# G: y5 j9 h5 @5 ?7 R
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。) B' N8 W  a% j8 T& ^1 ?- [
5 u( n5 x! j2 J8 Q  b+ L! t
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。2 r- d" n# C4 z; D8 F4 V  c
; W4 }1 ]% E2 M* F# M
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。
5 ]: q4 @# M! A, y
% Z9 j2 E% n1 p6 }/ d. w" H& H6 x! 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。$ s/ d7 v2 M* V! V( V$ P! u: e1 S

7 o2 p2 Y( i. n  K$ 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。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。  l5 y- p9 o% ^( @7 f/ Q' s* c- Q

0 J) t1 `0 X9 I/ kLEO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。
+ W& q5 P; w/ L, d' T7 ]
5 B" T' Y  U, I+ E8 s, yV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。/ M# W2 N" r, X: Y' _  \. E+ g. r
' c2 |" F, s" _) A3 ]/ h- ~
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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9 k! ?4 H+ h. W/ [! `3 ^
! @" m. W( t* T% B
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
% W% t9 D0 B: ~) A. R3 ]9 Y' l, B6 S' [  c; q
做下算术题5 |2 X/ c/ \3 _( ~* F+ 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。”
7 ?: W/ n9 S9 e$ W' D  I1 c" [8 ~' z3 N9 u: j6 d
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层" C$ Y& D* J" b
1 M+ a% \2 z6 ]
地球表面积 510 million sq.km) r* o% i! ~9 l9 l1 u+ X5 ]

8 q7 I/ o, q- L) C不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km7 b* K1 O+ g- ]  s
" M7 H0 X4 w( Z, r
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
% |5 Q( P- F' }, x) }7 |* |# T+ M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？
6 o# ~/ U' A( _! W4 l
0 d/ {$ ^' z% g# E: u+ d（5+2） = 7 G， 除以 20万
1 D0 N: }, Y& e, }1 ]: z& z% y3 g. n3 t- z4 u
35k" F2 A1 F( v  N
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
6 O( Y7 S- V- m4 u- _做下算术题
( w1 h: s( M1 N; O4 B7 Q9 H2 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。 ...

( E& l  K5 S+ N' p  h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 11:255 g$ P0 Y1 X: @7 I( C
做下算术题
. W/ n+ l3 A$ }4 R- K5 d“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。 ...

$ |. S# w5 F) L. l# ^6 n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。6 H. c+ z$ {/ y$ e$ z, d+ I

) E9 M4 l" e* r' |$ @; t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
6 e  x0 w) M% }1 F- H* b' Z/ n% `% Y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， ...
6 W1 z$ U* O! d% E
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 13:460 G1 U6 R. g. 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 ...

7 m0 n: W) o! \3 b3 g# j7 i% m) z+ e& x! j; L; s
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。
7 \( i$ ]/ @) c' U. |+ Q
2 }# {, R2 T/ h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 12:574 U/ y' p6 D1 W
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。- m7 ~9 W/ ]3 @. \# I( ]; ~

; n; |2 U6 {) h) Z8 |0 e8 j据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
8 |( Q" f: S0 l& E( Z4 Y8 V. d& b
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
: n8 t6 c; B4 i. Y2 r, ]# U8 fintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
+ D" _9 n. S( T8 V% p3 I/ 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
+ O3 B3 f! u, p/ O/ @: p! S相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
7 k) l' |$ S1 `1 v* m! M/ k  a
( \5 M$ S$ z9 T& a6 _3 S% H
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。% l/ R9 F5 N8 N
“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。/ p" s$ k0 O2 I! T3 e  k& N
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。
3 \8 r% A. S( o" j; R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？$ K& ]  h/ F/ C+ i7 ?4 o3 p
( Q! O( ?& ^, M& e& |% O3 O/ `$ 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。  f4 {3 \* i' o! U  Y$ e1 e+ `
) W3 ?7 B2 |/ N: q+ ~' k4 v

2 M7 i& Q4 }! K! F/ C; z  e
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
2 h9 l4 q( P1 j有点意思。# C) a0 a" E! Q; D$ S* N8 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 ...

( V: j% c. |- `4 s/ v
5 |3 ~/ f6 g2 h" 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
' x( c9 H( d7 X3 s1 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 ...

/ ?  ~' \  K# R$ n  t2 b查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。- q$ w2 l0 _" I4 y$ ?  p
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 m- v5 w! m3 P- w, D, y做下算术题. L8 ]( {/ q2 C& T9 D2 m* 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。 ...

! M8 g' b5 F5 {5 a' }% B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。" d1 J8 B3 J7 v6 w% l3 h% |7 T& k
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% W4 h% r8 r* s* f6 P8 P  s; u
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 ...
/ v$ m4 a' Y- r' ~: B: K0 p
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 17:016 t# r. i5 Z. I1 P/ O; q
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
* b3 [1 u5 m" P2 P# u" ?
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：7 A. [' U6 a# N) b
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行' P* b1 ~$ `6 F  `1 b, z4 V3 Q
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行. B$ @& i; f) K
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行8 X) P/ c0 X5 W$ L9 A3 i2 ?/ h
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行+ }$ {! p5 Z' Q! \0 i
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
5 `( ~# S0 V1 a$ t1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
9 l3 \% q" t% L/ i0 E" y  R2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
. y) r1 a3 O, [) t# J2 M& N, j3 R: r9 ]" a9 X/ x2 ?+ I1 A, Y
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。; a3 T1 i1 z3 X7 H

4 C! V: N& R4 f6 F
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# ?. D- I! k/ P  ]
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 ...
( q1 L' }% Z' H3 E1 Y& \4 G
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 17:298 o" o9 k( O3 M5 n% B# D. n
我说的是需求，不是技术
, S. h9 m) k- J& S- `! Y' X
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
, M6 w3 R3 o6 v3 o
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:507 k6 `9 Y2 }7 C' V) @2 A
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 @+ t6 j6 N' B5 f

& _4 O5 z% x1 |5 N  \7 m7 D  h4 g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
% F- w, u8 V. y# j& d
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36! D( l% I; @) c! A
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 Q( T1 U' g& T9 n/ W; W) d& V' D2 ]) K% V$ e
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   L8 b+ j3 F3 w/ S( X# [, K9 W
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
- X+ T. R6 A: d+ 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。 ...
# H% G* [- c- d0 j  Y

( L& _9 v2 T1 ^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。0 Z/ m. r  a0 l# n0 c

6 b- b5 y8 p) q; {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
" W$ i3 L+ M6 U' ^* u3 U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 ...

* Y9 d6 n8 A  m* i2 s7 `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 18:016 Z. ~! y- Z/ P; X. s# i0 x' u
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 ...

% v7 N) e3 C' `8 A4 ]: R$ e1 z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
) C( I2 e$ ?5 I; n3 d
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20/ n7 T% F9 Z( i$ O
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
/ E" R; y: @; t4 K1 j% ?& X8 ~
2 }/ p% ]! |0 |& R/ F
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number9 n3 n0 o! T! C  g
) |" w* L% z4 A# R4 m6 ^, m
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。; q# U6 W- K9 |) @. Z
3 i  ~* J5 F$ d. F! k
这是后来的一个增补的文件
6 V8 C' v: I' C( D6 Z
' }& t; P9 A* c6 f! B3 J$ ?. Ihttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
  z6 O: |! R; T: _% B9 r9 e



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