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 8 p9 d* X* P% l, q
+ ?' a0 b5 a, p! o5 E% @
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。& w2 u: b" z6 D$ q4 [
6 R% X( x, x6 x+ M$ ]0 E% g
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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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。
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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。
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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。
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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。: x2 ?0 q" I' N/ i8 `6 B9 w* Y
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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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作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 ) N* i8 ~5 a; w# d3 Q" t  u; C' t, I  |
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做下算术题
+ Q; z* Y, l/ ^! _* K6 w' g  J# 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。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。”. X" Y7 y- {. o" I# T
* X8 Z. ~% M1 e6 e
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层% z6 v" Z5 J( n
: G* N2 U' N5 N! m! Y
地球表面积 510 million sq.km2 s  T( w$ Y1 \& f3 t, `- M

3 y# M' t+ I4 O5 j/ Z9 A' J不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km: Z; ~0 X* K9 b2 |

5 Y  J: V# ?( B, o, N北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
3 z) d: m0 N' F. \7 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？
& Q1 F$ a9 B+ b, u
" H" l3 B/ D- T% W& b  t$ {2 f1 N（5+2） = 7 G， 除以 20万
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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
- p! _- p# m) n8 P( k6 W$ _+ ?做下算术题+ F- b0 _+ j+ v6 p7 I' t# a
“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。 ...

% `* X; T' J/ F# K# K9 x  z: j: P0 K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 11:256 b6 q. Q0 [( Y2 p  K; V
做下算术题4 M( c' n7 b/ K  }' }& 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。 ...

5 a9 N* `0 S7 e- V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。! f& V" H7 J8 c4 Z6 R- W) i

- f, j  e% V' ^4 x; A& A8 \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# P# W8 k# x3 O. I1 L( w0 C% 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， ...

% K9 X! s& j9 Q3 V6 oso, 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 ( D$ n0 f+ U0 a. z) d$ h' t
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
. N0 O# Q' ]7 f$ B3 O' 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 ...

+ a5 S6 o& s4 n; i3 a
% U6 H1 x% m9 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。
; \/ q; @7 N, d+ X* a
& L4 f! o0 |1 K" t: {, D: m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 12:576 U# t* e- e. _; H# b" A+ f) q: e
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。
' Z! x% B2 I( {! R1 o9 h7 [/ a" O
- \2 w3 s9 \8 Y9 P! b. t# \据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

, [! ?+ f! x6 V- d' c1 Kintended 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/ B: M  \3 E) Z% @0 r1 a: ?' v( [2 p
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

# u; w+ M; h: T6 h1 ?' Q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 13:439 P5 b0 f8 N6 q. d" Q( G4 u2 n
相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

1 V" {3 ]0 y* T* B
. y( j( n# J7 a) Z. {& _- v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。
( F& Y+ y" Z& \2 }“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 F* K/ _7 |. yVLEO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。
: V% L  Y, @* g% d, u% @/ I4 X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？/ B/ B) B5 d( J6 A' r# i

) V$ j" v. D: r* \; q! x. s% 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。5 K# b- ]9 f- u9 E7 o# g2 W- X
. W, `( F# L; }8 N# c. s* _' h
, o3 _! R! c& v* P& e# v1 [
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26( g3 B+ B# w8 @( Z) Q! [1 q
有点意思。
- ?) \/ f; n1 ^$ H8 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 ...
3 u. M' Q* M+ U. n! J9 X* x( _9 X

9 f3 `- C# k, ^, i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
7 A8 M/ X7 W3 Z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 t# z) I* k) |1 w* k4 W查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
  `: J9 @: [* ^( L  x3 }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
  K- u1 a) n. S8 Y# R3 V做下算术题  A# T! a" f- J
“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。 ...

% |! H) j0 L5 G5 N* u3 _- Q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。" q/ R6 i2 \6 _9 o
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 ?' `/ Y- R1 @$ ]8 O
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 ...
. N: Z8 z  W( A$ 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 17:01
  j. ?5 ]! Z9 c$ D! R1 R常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的
- W# T/ I, O6 ^/ A7 K* S0 C
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：
0 ~; D$ d$ o# n9 F& E+ w0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
7 i  g/ e3 z$ x0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行# b: \' R) m& B3 Y
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行5 c' D0 H$ B1 J
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
" Z" Y( `8 Z- p5 W' M) [0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行% @; t- G% Z4 K% g* t+ V5 c
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行
/ P: z8 _- `* P9 s7 T, Z/ s0 g1 c2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
7 ~6 ?2 J, U5 J6 f4 A' f2 M. N. |. r, y. g0 s' w
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。- G1 U$ F, S1 Z

0 t& u# l9 R- S1 f  N4 z% c9 J: }
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
9 z3 ?+ c$ ~, T' K# X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. q4 _) s/ ]) Y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% P& d/ j7 B- B, X
我说的是需求，不是技术

+ T/ b% A7 y; U; O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
+ F+ d$ Y; `/ w0 G+ h. J/ x
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
  o" O+ I9 D" Z* U# v( s( N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 ...
1 q0 Y" L9 p5 m/ q. O4 E

$ ~7 a$ e/ _- u" i) x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
# `" K% x% ^+ t
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
6 m* T' _: l. s# s; F) E6 m0 \1 I$ [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。
- F3 o8 M2 R7 S' O& z+ h0 V9 K8 d
0 ~$ h9 O# v6 M5 [9 Q9 `
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
0 y* _3 b+ m/ t/ c
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46& ?8 {- c, ?& _, s5 H# O' c" k
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。 ...
, n) y9 j' k/ I# C0 J/ _

$ o/ `9 i% T5 T# d- F" 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。* h  t9 ~4 L/ t0 B
2 l6 a/ s- h! v4 m# C, N
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  ?. |+ ]% F- o' P& H$ K9 j* q
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 ...

% `* w) q; ?2 Z+ B2 W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
) H; c! u( q) m% }( [$ Z) 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 ...
+ u! g" B( D# O6 B2 }
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
% z% J% Q5 `% C; W( c0 v, \
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
9 [9 p# @3 V* V+ v) h( g& ~! a他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

5 l. D/ Z7 b$ a- B) T/ k0 c: l2 Z0 F' Y
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
7 `, ]- S$ u) d+ `! e6 |- _; a  \* }" T
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。, W. N5 t$ R* f
9 }8 N( N/ U" V: j
这是后来的一个增补的文件
9 L# l% X# Z3 B' L
$ z# l' H$ A1 ?- k% o& P2 J8 N5 m' Khttps://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf' O5 E+ T  F) q( H7 X0 v, d' m# r




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