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
- r; p+ t# ?/ [" k7 T
0 C9 f; G! b4 Y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。
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马斯克的这个项目要建两层卫星网络。- B) `  E9 {  X/ o% o
( S3 \1 Y- N3 G8 @- c
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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8 X8 l* S; p- \' u: f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。
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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。  
4 [9 y; @( K5 y* _$ \7 G' g. G  J; J6 a# d4 f/ Q0 ^

2 a  U. H1 s2 x. r% T# ?, Y$ S
) Y* k" r: K% C8 k! h9 W# U
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑 / U4 }1 j: Q9 d% W+ K9 g3 c1 G3 G

( m' S1 m0 i* O+ |9 ]& A做下算术题
& p! l$ E! B  a; O“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。”) p. R- M( h2 g# {/ Z
' L# K! o  A) h+ |9 z) I, b8 X
2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层, N3 [( j% q$ Y' `* f

) H9 h  r9 j2 Z$ K6 a9 Q, v. T地球表面积 510 million sq.km9 w+ h) ~6 f3 P1 F

9 M7 ^! Q# G: ?' L  J不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km- J* n$ l* P% F' p6 E9 {, M0 O4 a
8 D5 P. f8 W+ }4 z  U
北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
; c% g8 A6 w) y1 f) M6 l( Z2 n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？3 O) d0 Q$ Z: p) W+ {* K2 d1 y* ^( v
' h5 G  R" R: q( i, _
（5+2） = 7 G， 除以 20万
4 z7 ~' Y) V7 y4 a; H, `6 [8 }! P/ N# M0 w7 e' E* ~0 ?
35k
0 g% O& t( |; r1 C. [/ r. G
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
# {! V6 A9 u% m+ @1 k# y; {$ O做下算术题
7 m  F; Z( O4 p2 H$ r, G$ 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。 ...

$ X- ~- r, U. z5 X3 v7 X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
* T( t( V8 f2 _4 g做下算术题- p- e1 K+ `6 V! A0 C- 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。 ...
$ N2 _* b% @7 Z' _
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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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) _) h% d  N1 j. 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， ...
* `/ b/ f1 r: I
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
2 H( I( ~5 b5 {! i5 N+ Y4 s
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
+ w  x/ S: v# |% d+ R& f! x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 ...

5 E. y6 \1 I1 u! Y+ k; Z: M1 k$ o0 ~# y; t/ q
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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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
4 P1 u3 _$ N- r2 S' T5 _7 c5 U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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据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...
; R" q, Y/ M. a- m( 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
3 U& p1 ^: \0 Jintended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？

  O8 \% _/ O8 ~/ 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 13:43
9 Z: n4 Q/ `% C- L8 _( m" M相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~

) ~' E! i$ ?7 V1 P) @# I4 g. [+ I) N% n7 S- H
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。+ g* y3 F- d: n* Y
“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。
8 d( {6 ~- z* X$ z9 DVLEO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。# D! S4 U2 \7 ]. o' G5 y
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？
; x# p' m- w( V7 P5 q  |: H$ d: u8 u6 O9 a/ B, @/ U; 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。
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# ], e9 w& P) u1 _- t: Q
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26
' e1 M7 _- d: ~* U7 r- @有点意思。
! U, \. H3 K+ `% ?8 d“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 ...

, Y' u0 x+ F" g: B& }; L( K- P6 ?% m# U) N3 I7 {+ o# ]
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 Q8 j$ b( n6 S. P! q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 ...

% i( a1 _& q& w查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
+ Q9 Z% f& B4 ?( y+ ?- D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( B- X  U' A6 t- G4 V1 E3 D& K. `
做下算术题
- }/ r" J9 H& P, Y6 ^“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' C, p1 p1 I% O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。
7 S0 w3 k: B, k5 c3 X' U2 g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 K9 u8 B4 U) r
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 ...

4 e* F# g0 i. Y' \1 |9 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 17:01
: ~% l& I; w' b- L常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

- C) Z" j' S% A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：) F8 ~8 A/ i1 X# B
0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行5 u, c/ ^- t! B" r- ?
0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行
9 |- M! x& W  w" ]4 S6 N1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行8 y, \* V; Z3 C7 u6 b
0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
0 L1 E$ h& i/ t# Q) w0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行  a2 a! J* C5 s0 t3 F% k
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行, H7 q* {6 _% J2 g5 ~* L8 ]
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行4 u/ R( \1 O7 L% S8 l1 @) i
# a. w: L7 L2 ^. A
其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。2 f! ]/ ]3 Y& c( E& ?0 T: \9 b

& N$ V' M- H, j4 j4 D' 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
3 P3 F" m# D" B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 ...

% @9 ]$ @8 w- ?+ L" H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 17:299 g# o/ Z, m9 ~: J' v* }
我说的是需求，不是技术
/ m  l3 X1 x! U' _+ J7 G+ C
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
/ p1 @5 l. c+ Z5 m9 [) [4 F3 O
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:50
( S- z, n6 J" O" H: l0 ^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 ...
: l$ b$ B. y! _0 l

6 T( P# ^  x% `* c9 O8 D* |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 ' `, {( z9 K- h$ e( p: \0 A9 B
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36
5 K' z% @4 I0 u6 f  ?! 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。
6 W  D) X5 O0 E) i) ^" \

/ b9 n/ i' d+ _  g& f3 R7 l2 n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 # Z  W. \8 U! P4 L) u
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46. j: B; h4 l# 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。 ...
! T6 K/ q6 p' ~$ X

6 ~$ }5 c6 q4 j4 \4 I  A4 o' {6 m1 _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。, P' p# i- }2 x& H

. K5 P# W5 q: }0 X# Y( ~6 Fstar-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/ u* R; j$ `/ }0 y1 l
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 ...

/ p8 X( T% y) ^: _  G- I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( \% U5 Q- G( L( b' L  q7 |
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 ...

; L; I" e# ?# Y  d  A/ P, x( t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
! \4 C) h; t" W. |* b) l6 a) Z
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
7 ~, |4 d" P) `2 O0 O6 z" Y: C& k9 s他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？
8 Z' Y" j, X5 [1 e; ~

/ H. M- m( @8 R# x& ~" J3 whttp://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number6 J8 H9 i1 R4 E- W3 L" ?0 w5 g
9 t* r$ b+ ]" L$ I$ E0 j/ B
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。% j5 P8 p2 l5 t) q

; p1 u, F' d" V. E+ q. q# _6 Y这是后来的一个增补的文件
8 r; P7 _1 T2 x% a& y9 L8 ~/ ?2 R# C
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
- `0 `% Z$ U4 {& a% C# O7 s



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