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 2 }( ^; {$ ]4 R+ K) o5 z
) M6 _0 u! Q" G
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。
1 l& Y9 m" Z2 q6 T+ y% `7 o3 e4 O6 n1 B/ F5 X3 p
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
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8 c% E- J7 a# G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。1 K' u2 I1 y5 b! ?

- O, E9 g3 ?3 E& Y& F8 c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。
! S7 \% |, j: y, z4 ~9 Z) q8 J+ M) Z8 y8 V8 p0 L( 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。+ s4 T6 O* x# X3 O7 B
$ A/ o' W$ o4 ]# v6 }' A
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。) u, M& `7 R- }" y0 N
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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。
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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。  9 Y2 c9 ~- ?: V; c( v* T

0 M1 C! C5 z7 e  \2 N2 m  b- i* r, G
3 E3 j6 ~: A6 c% g: t' C/ h+ T
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 7 W& Q! u: ?: N+ G% W3 g4 e

$ a2 f) e2 u) A9 x; z/ O8 C- ?& d做下算术题
2 R# I1 D3 _9 P* 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。”
  c. S; ?) ?7 c: L* E) a: y5 f+ g" w; ~3 A' y
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层
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地球表面积 510 million sq.km
/ b. c( M2 t% ~
7 S* E( X7 Y2 L) R' c不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
! [/ \4 E. I8 S% G' \# _1 j8 r( V' W+ r; x, a4 L0 _: g, G& `% N
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
* R1 Z4 L$ N0 A- l( F/ _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？
; w+ h2 \3 ~6 X% o* C' E& D& B* s. @( o# n
（5+2） = 7 G， 除以 20万4 F3 F+ t# I, |% Z# A+ F8 X
& a+ k4 j. E6 O/ o, ?4 F$ T
35k6 |5 B' ^4 v4 }
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25) P' X! U' {- e5 n( Y. Z
做下算术题
" i( f' p0 F7 D9 r6 f1 Q5 ]( 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。 ...
4 F9 m- b+ z0 S* E  \' C5 d  m
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; D- ~( ~8 m+ ~9 D; U  m( A: Z: f4 J
做下算术题
% o7 x- l8 ^+ _# ]* x7 {“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。 ...
( M0 W3 U' l# \& 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。
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7 Q6 p3 P" G6 u+ ~: m8 W1 h, W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, m9 ^0 k3 r6 Q% o; E8 {" h
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， ...
5 j, P% s* g" @* R
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
4 P6 h: t. X( }7 j. Y# V
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
* t7 N, M8 j" g( O* c% z# b1 B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 ...
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& v( A) ]) R; K  N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。5 s4 o3 G  x; ]: D' ~

  A  b9 V" j! Q7 [# b' ?/ T4 Z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
2 a" F6 }3 ]4 V5 s, w5 z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。
  I& f. W  M8 T# ^5 k: h  R
0 Z. i4 R/ ]! B% d% u. [% q1 K9 _据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
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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
$ _3 X7 _& a: U' P, j! H) Jintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

4 A- f8 t8 P: [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
9 B6 X8 {7 e5 Z- _; J) s5 J$ n相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

- s: _% v* X& a& w& l2 U5 F+ A
% F. \6 I* v) f6 D# l& H" w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。, S/ ^, @4 m4 a
“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。1 K) P# `9 S' J) v5 h: S# T7 D$ L
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。# k, B8 r9 T; T, R" k$ x/ 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？
, _! C) N' N# y# Q2 l/ M9 p& C7 f/ A. A# f" J( o
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。
3 s# \8 U- \7 ^3 x. H( X+ _% p6 I
3 ]$ Y# o: s' o+ z' s4 [) D( a
  N8 R# ]5 u# F$ ^
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26! ^+ n" A5 H/ _( o" \! }8 S6 W
有点意思。
2 @( u9 W6 X. O3 o; r" R; [1 x2 I“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 ...

  F7 K9 I) c+ `
3 I9 K, {8 X8 v5 Z# j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
$ b+ L8 K& Q* k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 ...
# T0 l) h/ `3 N/ a# d. h
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
6 _/ g# p9 _0 g. d3 v6 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
% p. l% M) B+ V5 f) y做下算术题4 @% p) b+ v3 i7 |0 k5 w+ X, 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。 ...

% Y7 d! {. o4 G( M5 K" z, h) P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。
; e, G6 u1 F  F: T" a: Q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
) T( s7 a' t: L/ i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 ...

+ C& \2 h2 g7 L: c6 l9 j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: O. _8 u" ]1 N: x
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

2 Y; a1 }- {5 l4 W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：
/ ]' q; P. b+ {0 b0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
7 r2 U& _) J' i* l3 O8 [0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
0 K3 ~) C6 x5 {* g1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
) f1 ]6 b0 W$ A2 O: k4 _* a. \1 N0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行/ O7 t7 T7 Q1 `( K% ^2 \# q4 ^
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
1 [& l5 i- J* j3 W( P1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
) Y$ G+ I( X* X; P1 p8 n7 A2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行! T% x; ^3 h! q9 _- _
1 a: A  R0 t/ M( E
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。! x* d$ E% y- D- Q  b7 M( K" e
# m; f/ o/ e0 A% A4 d
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
. o/ F+ _8 S( S6 R- z; ~9 I, w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 ...

7 [) k! l) b; F& t4 P8 {! \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 17:290 T' T1 {* X* S& ?. _: A3 R" z
我说的是需求，不是技术

& H# Z- u* t* V8 U* U! |1 \  ^& L, S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 . M7 b6 O( P. g5 K
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:507 y3 y. X. }3 V, L: \# C& r: P
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 ...
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; R5 m' [9 R- W1 K$ A% m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 " u2 e) W, h% D4 v2 D! V) m( J
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
! b" Q5 g0 G3 y2 f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。

* ^$ h1 `: r. Q; m" n* M2 `7 }9 D7 T% z% n; }* q/ f; @
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
% R7 D3 o* l6 c. o
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:464 Y4 X) O* ]. A/ P
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。 ...

7 ?& h2 ^1 t. s+ C: E5 |! v/ m& r6 C, x4 _  w0 i. K' @
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。
& g8 Y3 Z4 A' w7 o! V
7 j# o0 b, ~( W5 q0 V& Hstar-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
; C" X$ k( Y- i9 _. n: d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 ...

) y+ f8 n) Y4 v' U0 T. I- k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, `, N! K4 `5 @6 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 ...
  u7 L+ t' m1 I& X1 ^2 p* j
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
3 R9 e* y* @/ s
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
! e6 \8 J2 F# E! a2 }4 ~他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
  h1 y. ^2 H, _# G" @
; d( @# w9 T! m' q
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
+ M5 |5 @$ {- T8 f* m4 n2 \
0 S7 o/ ]  h" u( T4 d& 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。
% p) z& }8 y( N# l# t1 p: ~* u! N6 a+ R
这是后来的一个增补的文件
: S* B4 R0 S3 F. S5 W2 q# j" Q6 v* S5 I' |
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf7 f& }" i* g" S$ ?' o




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