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
% ^6 i7 Y9 {0 m9 @& G
8 F- H" f2 [+ ~2 q( H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。
/ Q/ D" D1 b  Y9 ~* e7 J' T
9 q4 b* T7 D( c* |马斯克的这个项目要建两层卫星网络。* g9 S1 `; Y! Q: j6 X, D
, l* e: X" H! J
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。
! ]+ D0 c3 Y3 w$ _
" O' V. Q4 ^$ w3 D2 }5 n! {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。
3 Q# ~. k" m; d$ ?2 t, f3 v" F. T# r3 f0 u; N4 U  o; ^: |
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。
& Y. P0 e) v6 A0 A' C* ?
9 _0 Z: K8 G3 a9 EV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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+ F% C+ t' v/ o( m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。  # r" }& t, K2 R2 z" W) q6 N1 ^

+ p! n6 b; {/ Y2 b2 q8 b  ^# f8 B8 V) e# v( E
" h8 g2 D; q8 t1 ]6 n% f: c% i
作者: pcb    时间: 2018-2-27 00:25
本帖最后由 pcb 于 2018-2-27 00:28 编辑
- S# q8 d2 Y4 @2 S7 E1 ^. @* S9 D) y" s1 T6 @; S7 O, P
做下算术题  V! L! B! W. n8 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。”- p& Z& p6 w/ `+ z) l) x* }

6 a; r3 r6 s6 W& R) G2547+2478+2493 = 约 7500 颗卫星在VLEO层8 X7 d5 b5 x' I& o

* K" S/ `2 m; t6 l4 j7 ]% K' b地球表面积 510 million sq.km. J! p3 a4 V6 f7 N0 n1 r8 ?
: C4 f; l5 }3 r5 K
不考虑overlap，每颗卫星要覆盖 约 80,000 sq.km
6 H* |6 f6 R* Y1 E
8 Y! p# ^- U0 m9 e6 w) D9 H1 M* ?' z北京市面积 16,000 sq.km，按上面的计算分不到一颗卫星
$ ?* ?3 i- r! {* }0 o! I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？
$ E& [6 y: `( ~: }
! ~5 I- T# {& ?6 f& E0 [  U（5+2） = 7 G， 除以 20万: z$ _8 c7 I; Y9 J5 ^4 r- P/ M

2 h+ B% C6 @$ p% g$ A35k+ }4 p5 s& F3 W* c& a; Y! A
作者: code_abc    时间: 2018-2-27 00:58
pcb 发表于 2018-2-27 00:25
0 n, F6 j; t# O8 }做下算术题2 X) z! J' F, U/ }6 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。 ...

+ o2 S3 l5 {$ O- F- g' J# H% b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 11:252 d5 l5 _9 @) `' L  i% O
做下算术题
7 w) n0 f/ s9 U! t, u+ N* @“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  A* ?; X% J$ F  R0 Y* ?3 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。. g9 E4 F  l- v2 @7 @' h" k% b
4 E+ @  R3 `0 @2 c( ]$ c
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
. V* k- n/ X, i* 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， ...
7 k$ q1 }' N+ c8 ~, ]
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
( `! f7 P* x" K( s- C
晨枫 发表于 2018-2-26 13:46
6 i' s6 n0 Q% a2 }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 ...

* Z/ _; m3 ~  g  `0 P! x1 s3 j0 w# t4 J4 p
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。
+ r5 d, {: k2 J4 G
8 }% s/ H0 v& l7 o+ N3 T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
: Z1 X6 o& U+ X' d8 A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 R0 h! H4 i" d/ g5 C9 U+ g/ c0 L
据报道是要用一个类似ipad，laptop那么大的 ...

' P, B- `3 U. E6 N( t. s9 n9 Bintended 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& x6 g, u" L7 Y4 O, y$ A1 Q- ~
intended customer base是什么呢？如何与现有4G、5G竞争呢？
6 @- T' t$ z$ n
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
+ Z8 l" K# X& \. f; r8 `5 x+ M相当于一个个人便携的移动热点Hotspot~
7 F7 _/ I6 d$ Y& w& Z, ?$ M7 k
" }$ e9 {; H2 b
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。
' K  {4 R8 O$ [- h! r: B2 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，理论上“阻塞”的问题不大。
/ m+ b" Y$ A" o; X8 o: ]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。
2 v: D  B5 g1 |5 q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？
4 h8 p% x: t  {* g  m) a+ t  a6 r" w$ c) F% B+ M% ]+ J
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。
; ^% j7 ~# E: `- k* i1 S$ ?' g: r2 L! S+ K7 W

; m+ h, O8 N' W! ^- R. `& k/ f9 Y- C& o
作者: 冰蚁    时间: 2018-2-27 07:00
雷达 发表于 2018-2-26 17:26% @+ z% r" i6 h, h
有点意思。
+ _+ _. X0 m" z5 p7 B! Z  x- a' l“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 ...

& R& J3 T6 v( j5 T+ b. ]$ ~
' U8 T/ s/ R: H0 S- N+ H7 W( _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 07:000 r% S8 I2 G0 K) }' J7 `% Y
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 ...
  _6 {7 C( Y( o  }( o; U
查了一下，你说得对， smart antenna 没问题。
- \0 M0 |8 U! [  ?! q' K2 Y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
3 }5 M. _# U0 N做下算术题
2 P% O1 }3 C0 }“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。 ...

; C6 o; o+ y- k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。
  p% J4 n$ z% @/ B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 c5 B, ^7 z3 ]5 p# R. 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 ...

3 g/ K# Z! ?9 y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
; K7 h4 b) U' C8 G) }常见的客户访问，上行流量都是小一个数量级的

, ~  @$ Z+ D) q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：
; X. R# Y. k5 ?8 w9 G, b4 F' t0.15552Gbps上行 1.24416Gbps下行
0 p) f2 K6 V6 T, ~/ }4 E0.62208Gbps上行 1.24416Gbps下行8 H+ G2 D" c! Q3 ~7 I1 r2 B
1.24416Gbps上行 1.24416Gbps下行
+ s) [/ M- i, K0.15552Gbps上行 2.48832Gbps下行
' T  `. a9 x( {; A2 X' @0.62208Gbps上行 2.48832Gbps下行& R4 l% D( ~( }
1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行. W8 r: L. [7 R) L+ `3 h% O
2.48832Gbps上行 2.48832Gbps下行
0 {( c, u8 J" }( R4 I; l  X
1 H7 M9 p$ X3 C0 r$ T' ~其中1.24416Gbps上行 2.48832Gbps下行 是目前可支持的主要速率。; o$ e/ Z/ v( M8 x1 D

% q) }. m  B! V9 B8 c- Q! y
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
  g6 M% ?0 {8 C9 e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 ...
& k" B3 u) 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
; G# E; H  b8 c; z9 _- r% @我说的是需求，不是技术
+ ]+ S. P* M. D, a' _# n- 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 ; Y4 ^' N3 e4 C; f4 [. I
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-26 22:501 e0 l1 R$ |4 y
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 ...
& ?* R. N0 K0 e1 x7 R

% j: U: N7 {* T5 ]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 4 N  R# W1 B) x  J# J
冰蚁 发表于 2018-2-27 19:36( L  y' O0 \$ w. @) I2 j. C4 o% E
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。
2 }. }) N5 X6 f! c7 F$ J0 I2 T

1 p! X" D  T( Q7 M5 k, p7 w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
8 _* x$ w' D2 h$ P" l
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-2-27 06:46- J8 e" ]  O" g# P9 F2 @
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。 ...

0 J6 Q5 |" }* ^, p- @  _# y4 _: M4 _
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。
, d0 h7 f6 {4 A6 }+ U% y  |6 ^5 ?$ z7 ~& n, a. ]& R
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
- M" G' A1 C7 ?$ G3 C0 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 ...

( Z9 Q% W& {) P- |0 `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
# B4 }) e+ F3 G+ A) D/ Q% Q+ u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 ...

- J1 Y  r" i8 b  P& k" H3 z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
# w. Z0 H5 A3 `1 t; T: J+ p
陈王奋起挥黄钺 发表于 2018-3-2 10:20
% j: k; U7 Z4 w2 l8 _# t$ u& B他的申请书哪里能看到，能放一个链接吗？

+ U" Q- H9 t/ h3 P! M, j  k: f! m0 v5 ]. l
http://licensing.fcc.gov/cgi-bin ... numberC/File+Number
8 A0 x$ {" ]  D* W
/ C! x0 B# L' ~5 c5 s/ M" N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。* z6 l* _/ \- L' F7 v" C
. Z# I& E$ G! w
这是后来的一个增补的文件: g" x  g4 J/ K3 e5 m$ T$ f
: l  x1 r- I: i; Q" I5 }
https://cdn.arstechnica.net/wp-c ... Legal-Narrative.pdf
. P% Z8 a% M" c3 m: J, S



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