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
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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。  p7 |/ \. t' I5 @# A
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马斯克的这个项目要建两层卫星网络。
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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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( w* _8 v! I. m+ c0 _$ d9 O; p3 j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。! [, |+ O9 y9 Y1 X! K! V& M! Z0 U1 i

. R3 Y0 i) v; E# x1 O" h, ~" b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。% k. a& q* w1 q/ l$ U0 o

9 f4 \( m9 d0 R3 e  m# d  SLEO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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8 J0 D0 f& t4 g8 H/ M0 qV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。) K" G) p$ Y+ H% b: v3 G

/ a3 t* M2 j4 P2 t7 s( m4 K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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作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
- P2 Y, V4 p4 o6 Z1 ]$ J5 ~2 [. }! N3 h) u. `: C
做下算术题
+ o7 f+ K! t) ]# g  z: J' p/ m0 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。”5 q* [5 h- V9 }9 N1 S# |
. F3 _) l- {# {0 K  Y* R5 y
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层& P/ ]( f: S6 N
2 M) g0 |9 N, W
地球表面积 510 million sq.km
* ?3 Z. J. m8 x; v& g6 a
9 F: M; Y3 I0 O5 K5 O: L+ d7 T不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
& D1 s# Z0 q. h1 H8 T# I0 J
6 ]9 U5 r% A0 V% d北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星' P+ N' \. Y3 {; c: U+ 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？
1 x4 W+ n* n6 g5 R8 Y: R- J4 ~' \8 F+ j
（5+2） = 7 G， 除以 20万$ }+ w3 U7 k$ |

. {" v/ }5 Z5 O$ q4 @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' S6 O" Y* _. [& v
做下算术题
& ^  a$ ?" W, y4 G2 z“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。 ...

# V9 Z, N- v: A5 A7 ~5 }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
; ]2 i% z! y) E: I做下算术题
: E9 E! m  g+ D8 t2 G“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。 ...
  T; u$ ^. E: {: g# @% 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。/ g( o9 _0 T! v/ d% T

- }7 @; x- x2 C/ A" M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
" k+ Z1 r8 B% t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 @. e( t9 R( Cso, 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 13:46- h/ B8 P) C+ s7 I- K4 ~1 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 ...
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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。6 |" y" b0 R+ z1 I; ^

  g% v! n8 P+ K1 b. ?" k0 _4 ^1 c, W' y4 f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: i. r9 Q. F7 T$ W* r- N0 ?& H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。
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3 A, A5 ?5 ?8 Y- `: ]2 j: O5 T据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
1 i  U) m- I* k
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, f, U& y3 x, c1 ~4 l5 M
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
7 G+ F. d7 \4 Z+ ]% d
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
7 k/ t; [. [# ^4 v) K相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
3 C& u, h4 Q" k) H5 y0 b  S
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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。
( t# L5 j, b$ V* Y% B# f* A* 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，理论上“阻塞”的问题不大。+ K( j0 M) Z" H) i! ?3 P
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。
! m7 D  p3 C/ T0 e% I/ ]8 r( x9 ^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？
& \; s7 s- q* V2 d% p. D& q- D0 `6 `% K3 [
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。) v5 D% ^% H: }

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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
0 m$ L' t6 T( i6 _" f% O: l7 B1 }有点意思。+ M  Q0 f5 A( r; p& P, O# o+ Z
“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 ...
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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! n" I6 V9 T# C7 [8 U0 v5 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 ...

2 `6 U/ K( O5 \9 l8 |" p5 [查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。+ d# V9 R- t! b1 ?2 @+ |
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* v: }2 `5 q3 {4 X9 L! X  d
做下算术题: E  z: ]- g6 `' o" `4 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。 ...

+ _7 v' |& a4 B: t# a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。
9 e: z4 A' s9 \, [6 {, d& j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
) a3 n5 R5 B! E1 h' c& H: v1 t; C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 ...

9 S1 H/ A( j7 r% Q" y1 U) o% L% ^9 ~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
' l7 M9 p  J3 C- x. k. l. o# E; K常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
; i! V. I- r  I6 V
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：
$ K! n5 H# a) R, E/ X0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行. g+ A& K7 m1 o! K! K5 r
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行: n* ^, }* E7 t9 B# W& f
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行% @% m+ X9 [7 H8 A
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行0 Y0 w4 e+ u5 N
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行9 R" M- O$ r6 f7 z
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行9 B" ~) t* m3 U* q# y' O, l
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
; D' c9 p" t, x! c  p8 g8 {7 F: v! ]
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。
' W& @7 B1 o& w" ~4 o9 F
' P/ C2 X2 F4 q+ c& B
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
" `) U2 p/ U, p- }& h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 ...

. L0 u/ E. M3 g7 T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. x, @' w% E& i7 [- e% \4 y# X( E
我说的是需求，不是技术

/ y4 Y! [/ Z; ^! h# _' `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 2 X- E( q( F2 Q2 Y6 t& @4 Y8 f
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
5 c3 t& V4 ?2 ?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 ...
  [+ ~" a) W9 h9 M

3 P1 E. w" ]: D3 C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
( e$ L6 }7 k4 N$ H
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36, Z9 p1 V: {4 E2 N' E0 X$ T) 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。
3 \7 l" B# D6 N2 }
) Y0 |% v7 ~6 a; z" e# u
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 7 ^. {7 v. N  N4 L( k6 B! Q
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
( ?) b6 N% G1 d7 j' s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。 ...

9 w# w$ d& q6 q& F: I; W+ d" g9 f& N* y: e3 N/ s5 X1 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。
3 z5 D- @) L9 Q' b1 t* U5 v( ~! C8 g2 U
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 21:060 i: ^0 {8 B1 N) p* R9 G
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 ...
1 Z0 v( P5 l) b8 v
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+ i* ?7 Q0 `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 ...

1 z: d6 u# v6 \; o3 Q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 ) K# u4 q$ L: Z9 Z8 D9 j* W
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
8 R3 J2 ~8 l$ X+ K他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
7 a8 L( n! S: _. Q, f
& Y# S8 N, x. s# T5 P
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
9 I; F0 I/ p) V, I
# y* m% q( b% X1 S  U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。4 z0 R  C$ g, L# L% S5 ]
) o6 F! y) P8 `
这是后来的一个增补的文件; B- C0 h& K6 ]' t
) Z: B7 L, u) ^1 L; D# w
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
! R/ a7 _) K4 T



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