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 F3 `3 M- L6 n$ v) {2 H6 N
/ c( d+ ]' N- t; R5 I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。
3 @+ M2 D, j, z* @. n
4 ?, @# X: h2 O- b, X马斯克的这个项目要建两层卫星网络。: P; b2 F3 d, L" x
% }& t7 B9 U1 G" W. 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。
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  g  _7 z) V6 D2 |( [: K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。
% M, X. F- E" V, U1 W
0 K( @* L, _  R# 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。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。. |0 e' O: Y  x2 d
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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。. T- P! ~0 a( u( ~9 g
3 R. I5 _# ]2 z( K( ^6 ~0 X, ^
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。2 T, S; k# v7 S. \0 f! R. j  q

5 G& b% e" [( k# m1 o' c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。  
& }% y2 U3 P. E: I, y
5 m5 j3 m; O  T% I
. _) f: A# L. V5 }; R* I+ O( S  z2 q2 R3 e, W4 x! C
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
! N1 ?* y) K" ^, }# l7 n1 o6 F! V3 C
做下算术题  Q2 L6 h9 ~! 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。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。”
1 g/ q; |2 A4 j7 x, I
& r2 w- v( k3 x  e8 P- k2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层5 B- S5 u- m( u; S, v

5 G. O8 i* P0 B& @# U+ K地球表面积 510 million sq.km! G2 U- G, T- U' ]( Q
/ b# r) ]3 N5 i  p- o
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km5 P( Y, r4 f9 J6 s  j
1 R) {( \  F: [- ]; v
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
5 b* D1 D6 |! `# {* ^# b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？
+ O1 C+ p4 G; u$ h; v+ D+ j6 z/ ^6 g; m7 x
（5+2） = 7 G， 除以 20万
" k4 x& H& D1 j! c7 `
3 d8 Z& y/ T- O6 z. @35k
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作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25" m( Q* G6 s) d, {% Z0 Z, [/ D
做下算术题0 `2 r- i3 y+ s4 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。 ...
5 j- }' J8 @# c! I' G
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 11:258 e- H* D0 o( ?
做下算术题
6 R. ^8 f9 d6 U$ V2 C& e8 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。 ...
% x1 ^! X! O2 e. I) P
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。
, ?0 E# G) F+ y3 z, Q& m
) i$ {! n1 d( Q1 L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
% v* J( U8 z* L3 Z7 V( X  T( N- X  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， ...

( o7 o6 Q, x+ Mso, 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 $ ?; U1 Z* ]8 e) h0 P' s- Z
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
: V- U5 E. \/ m! i" J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 ...
  O- _/ ?* v7 ^

* ~+ \0 w- n; f+ A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。, f7 m  H- H! L2 e( x- j" ]$ `

0 v  m, S& P6 @' X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
$ r; D- n# A" G* k( m9 O9 t' p1 @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。
$ M  b" t" V9 s# S
% m7 k. z( D, ~' m9 r, x6 r& {据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

4 g$ d& f7 Z6 W# ^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% m* ]6 ~! x" n% g
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

# [+ `% Y7 n, D- ^& \6 D' B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, K% m- B/ _  f. q4 b' }: r9 m
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
8 ]8 i" G* x3 o  i
2 R# V# A8 x  }! t6 X/ b
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。
: `4 n) A7 K3 l* y4 b. O- C“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。
5 V1 L7 h' a2 Y# n1 b5 G) N1 v+ GVLEO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。# i' z4 N" C. g" A
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？- y( `$ Y4 x! v9 h" O2 X1 B; ?( W0 }; w
* S  K- q: A; r- V- 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。, o  u# V7 D/ o& S  r
) v1 X( q/ N: T5 r# M* T8 f/ s4 j

2 ?+ `* Y0 t; c
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:269 o9 ^# V# |7 J9 j0 H- n3 ^* Q
有点意思。
3 ?( {  f: d1 |0 `; \& G3 e“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 ...
1 R" m8 B, P2 L% v: v  ]: G  J0 V
  [, V9 f* d! x4 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* O) n0 c: p; z% E5 |2 M1 q6 K! Z' y8 r
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 ...

- |) D" W" G, |) S2 N7 Z% L% @查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
7 R9 C7 [9 H( @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+ ]8 x, E, j1 y# i9 j# Q) E/ o
做下算术题
4 W( ?( U; w% 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。 ...
' j! V& B% P: z6 G2 ]. x
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。( T# B7 z, N0 W' ?7 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 11:506 X3 S4 c/ l- h2 N. S+ @4 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 ...

& m) Q2 p2 a" r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
% g4 y8 V  j6 a6 R常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

* t( A9 }* G. J( E* {3 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：: h1 N0 ^# _' z7 C: N- K) m
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
  o( N! d" V4 S3 T0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行% E" M& X! ~, X! K3 r6 m: J( F
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行' M- p' q/ l0 x8 w& \5 n$ t+ u  p
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行# ?7 Y1 a; m/ \( O0 Z  ~3 i9 V
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
: ~1 Q  u1 M; T7 ~4 y( e1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
- ^/ v* r' r+ U! g: P2 Y6 S& P2 G2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
- L& ]9 e, T. T8 C
* p$ ?$ e6 N+ e其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
5 R- {% r* L1 ?
! t5 L" M+ o) X0 g  s
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 l1 z7 a- v* i9 x. 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 ...
- W! j4 Q. J4 L& m  v# M$ F& J
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
2 s2 d/ M4 Q, O6 a) ?我说的是需求，不是技术
; n' ^$ B& T$ o, N3 `; p
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
; r" m- {1 G. L% c# h/ m" R
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:507 r* K) o1 d" x% m* ]) \
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 ...

7 f1 A+ {* g8 z, M3 s( M$ {
( ?" J; Q) ~; 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 : B/ X; |' A% o0 \# u
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
' L% n& A1 R) I% |. 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。

9 b7 ~* P/ |# V% X0 ]5 X# F
+ X/ g5 ~3 i: ~% f6 s- 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。
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
! J' s' ?5 u! N. O# K( q+ ?! V
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
% F3 q4 j5 {) 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。 ...
2 b0 U& y7 Y5 Q1 h

8 X8 R  k% z. ~  X. |+ Z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" \2 ^  t8 M3 s. L$ G  G* }
" x$ y3 M4 t% i; j' d
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
, r3 J& l6 h. M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 ...

2 U, y- B  e  k- P  z4 X5 j+ d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# C; r9 J8 G0 ]
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 ...
" Z6 D9 \3 b, Y6 n6 a, I5 V
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 * g2 O! ?& H. B, k8 r& W
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20% h5 A# D/ M( _6 y" |; i( p& V
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
/ Y, I# b! P% ]6 a

% F3 @3 E- R0 B2 \" M, Chttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
; q' T- M" L6 U, `. ~  M
5 z1 D3 M# q; X5 E. c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: t/ m# Y4 e8 l
7 }  }+ N: P& x8 Q' V这是后来的一个增补的文件6 @9 y' c1 y* l2 r5 F' D  c- [
. h2 t6 y/ n* D( {& i% \
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
4 F+ h8 H/ ~) h) C! x/ u



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