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 & r8 k% d: L- r6 |; g

  h! v; _9 B0 k$ \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。
% O/ P  T7 |' u) L& u+ M9 I2 R# q0 ^2 }5 l  d+ H
马斯克的这个项目要建两层卫星网络。$ g. w, X  N0 ~4 _1 L1 x

. E' Y; Y% U4 |) t, Z  l8 Q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。
' m, }5 C, [9 Y+ A: X! _2 m6 p; ^( ^5 ~
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。
' Q9 l6 ~2 g0 c8 e, }
& G8 Z1 _! c: u" B/ p2 j- 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。
4 V7 @+ f0 v( U$ Z# E* ]" t" ]
5 h* h% s  g8 f5 zLEO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。( B! e8 h8 i! l. h/ i

% w% I! |# E1 \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。
6 x0 J% \) h( D. J4 B; o: r) H7 n$ n" i0 O- @0 T8 y. T% @! w$ r
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。  / b; r" w0 \( x: w. Z$ R, C0 e

  \- m; J' x8 R2 x6 V7 j5 W" ]+ y$ i3 f3 \0 ^5 L. U* U
& v. Q+ U: f8 ^0 p0 R( a6 W
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
+ w8 q/ \+ s# Q, H$ N% L; ~- b: R/ D  r+ S
做下算术题+ c% n1 B6 q* M4 h" h
“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。”; l3 n: K8 E8 K3 L( f

5 Y: A: Z% D! s9 M/ Y2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层. F# }+ V, _- P) z# X* n% C

5 \9 ^6 [0 N0 b  @: k6 o地球表面积 510 million sq.km
" Y9 u" c: [4 Y; o
# g) W; A- Q: P) [" v7 s1 E( K$ H不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
+ D% s6 c: `. j+ O' p" Y9 I" \- U" X( E; [$ o/ F8 A
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星% r9 b" _+ J1 x. z4 q
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？  @2 L4 R2 k  T: s( Y
) O+ w( ?- Q( x+ Z$ n0 k& {
（5+2） = 7 G， 除以 20万
  e/ t3 R8 ?* A0 i+ z! M4 k# u; X- q$ I8 G- p1 \
35k0 L" [/ @" ?+ H# X  ~8 M6 s
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25; S, `7 \0 c1 v9 u2 d" y
做下算术题
& N+ M( J! K9 w1 Y; ]% z. ^% {9 \“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。 ...
/ P, u% _+ C) R
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 v( s7 b% n0 Q  t( i& l4 a% V' ?6 t
做下算术题0 r1 w  O/ T8 K( c  _4 {
“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。 ...
* q. L$ q3 R2 F4 @: k- P0 d
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。
1 ^. @" z8 A8 K  T$ ^+ S" o7 w" ~; }% u; 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) {$ C5 B7 u0 k
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， ...

" G/ a: C8 Y$ Q# u& _8 a) vso, 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 1 K' E6 I; s8 \5 h% S$ u& I  }
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
0 W. p; @5 J7 e% z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 ...
, e3 u9 i, E5 w! C4 y" B

" ^1 ^8 q! R9 d2 }1 G8 p3 s: T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。
9 ~8 }2 l0 R+ q' T- G4 o3 y! F! ]1 ?3 Z+ l1 ~/ c5 f: l  O' D
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; A  N- E" F2 I5 t  G
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。
0 p2 [6 W0 D* ^# o7 U5 l( B% r- Q! `' k) _% W) F
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

9 r% u: n0 q  \" E7 Q: R5 |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
" a7 @/ ?% i2 p; M$ F- o. A% e* Lintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
0 o( ]+ S4 l! S6 `* T9 k- L0 A4 `
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
+ o1 `+ x; M' ^/ r! ]% y* \) L相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
) E6 D0 H+ @* ?& q% w
; s' X5 m9 K5 r: f6 \
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。
; w- n2 y- }( c. ~' D0 M, O“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。. d0 i7 L: U1 o9 G0 j1 U+ f
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。! X' \  p' _( Q9 N; I0 {4 l1 \$ ]. X2 ^
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？
' X4 F9 b3 L! t+ a5 m2 j) ^0 t. I% c: b4 H( K; q( L: v; I8 a. l
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。; Q  H0 @( Y0 T: i
8 h8 T8 ^+ [+ d. q9 d% b2 L

; j; j0 `' l! g" P& c: y2 v+ v4 D: u1 i
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26: s2 D5 l) b" R! ^* E, y+ [+ ~
有点意思。4 f. }8 n7 H2 l- P9 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 ...
3 u8 T' Y; D+ G' a# ?5 ^$ C1 }5 M8 m

% U8 X6 b8 V3 e+ H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
& t$ y9 e% z& s. L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 ...

) d6 o$ G" e2 L, }, e( `* C% f5 a查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。( b) H7 j" E% ~# ~) l! n
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
6 q+ d" a! x# |/ n0 k& F% i做下算术题
9 V4 Y4 ~1 H8 p“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。 ...

* M% o! R6 B3 X' b5 m8 ~" 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。
1 O+ t% B; }* o! L. I/ 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 11:502 [0 [( W0 M5 u/ V  m% W* J
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) L/ @3 H& t$ h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 17:018 j; w- ^+ a% \3 @  F
常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

% q1 Y" z3 f# W$ \; Z! a& {" L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：9 S# ^, Q' j- p3 o
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
7 m% v$ k5 p7 n' y' q0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
8 f& P- T7 P& v8 Y0 j5 k( ]9 a1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行# z' }+ e  v9 Y9 f
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行# t0 ~: R/ [2 m) z" X
0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行
% z1 J0 F3 |+ r2 b4 U7 q; n' @/ y1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行4 |9 }7 `0 |; |2 \1 t
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
0 ]' _" V% @: f" ]7 Y0 w/ M/ D4 f0 F; }
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。1 M& _1 b4 b: o$ V4 O7 M

3 \4 A6 s& _5 v( [2 e2 R
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
% A: I* \5 ?- h8 j) F/ l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 ...
- m$ n8 H- T( e( u
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' k) g+ {" e4 C- e% ^, p! ^
我说的是需求，不是技术

1 _/ U2 m1 m! \( 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 4 ]3 o8 R, T  p. Y& k
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:504 J) @9 U( q( S
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 Q0 J( q7 y6 ]6 b) P: h! ^: D( _/ 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
' `( b# j! X0 B/ U
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
1 t- Z7 O  ^& o  _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 _0 D. K& D8 y4 T: F0 h& ~1 U; H) q3 q
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
9 P/ V3 Q" d: M$ C9 B6 q: @6 ~7 |
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46
9 b! p- S1 ~2 Q) r, t5 L6 B& |* n' [( Z: b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。 ...

$ o8 T7 M2 d8 U
  ^4 A- X- ]1 `5 a/ ~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。! y% h: v4 v+ S- q9 B& J9 o
, q  {1 V1 Y3 a. ~9 U' b  E9 i
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) y. w9 n# Z3 K) Y- j2 ^
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 ...
+ M" a9 @# v& p
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
/ m3 {6 y5 O3 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 ...

7 K7 R4 O7 j0 Q( @; i' h) y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 2 }, f5 }+ V5 I& F% ~7 m0 z
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:209 X$ w/ }- X1 @
他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

. q3 _0 b7 Z' L6 B5 U
' P' R; }: T  @8 K- @) o$ J, }' Khttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number% C3 d. A# A/ H3 Q' r4 u- d4 ^2 r$ B

* k& o+ v4 ?3 M1 _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。
" x' r! s- ~8 I4 z9 @5 |
0 p. x; ^: @; p5 S+ y1 |这是后来的一个增补的文件& S9 ?& j* C4 m2 X
0 A, _& R7 i# v/ _
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf: Y6 v& l7 n7 {/ {7 X' s




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