有关Starlink卫星互联网项目的所有信息。第4部分。用户终端

第1部分第2部分 第3部分



订户终端





用户终端是安装在固定设施(房屋)上并设计用于服务一个用户(帐户)的单个站。也就是说,家里的每个人都可以使用通过Wi-Fi分发的Internet,但这将是一个账单。我估计,SpaceX在不久的将来会组织对一个终端的组访问或多个帐户的可能性非常小。



2016年,在Space X发送给FCC的文档中(请参阅apps.fcc.gov/els/GetAtt.html?id=197812&x=),声明了5种类型的用户终端。在下表中,这些是模型A,B,C,D。E



前两列是指用于卫星控制和监视任务的地球站,后五列是用户终端











如今,ES-A模型的设计已广为人知。从辐射方向图的大小来看,ES-B型本应具有较大的天线直径,并且可能由于其相对于天线直径为48 cm的A型具有更大的尺寸,因此发现它不适合大众消费市场,并且成本可能更高。模型B的大小可以匹配StarLink卫星上的相控阵平面天线。带有抛物面天线的模型尚未向公众展示,可能会在以后开发。



正如我们在StarLink网络中看到的那样,用户终端可以与标称宽度为15.30.60、120和240 MHz的5个下行链路信道一起工作,从而分别发送15.30、60、120和240兆符号。



用户终端的技术参数:根据2020年发送给日本监管机构的Space X申请,自2016年向FCC提交第一份申请以来,终端的主要参数没有改变:





也就是说,天线的外径为55厘米,其增益G / T为9 dB / K,最大速度:从Internet到350 Mbit,从终端到Internet到130 Mbit。从表中可以看出,终端在带宽(信道宽度)为60 MHz的信道(途中)中运行。有效天线直径48厘米,天线波​​束角2.8度,最大终端天线增益34.6 dBi,最大EIRP(EIRP)为38.2 dBW。









用户终端的发射机功率根据其相对于天顶线的倾斜度而变化。在天线波束指向天顶的情况下,传递到天线的功率为0.76 W,与垂直方向的最大偏差为4.06W。这里的限制是由美国卫生标准对无线电通量密度设置的,其中Space X终端的参数仅比不需要专业安装人员参与的安装所允许的水平低1%。



因此,我们可以得出结论,在240 MHz接收用户终端的频谱效率非常低,通过它传输的信道宽度不超过350 Mbit,即1.5位/赫兹。这很可能是由于天线本身的直径较小以及相控阵天线固有的低面积利用率。



另外,如上所示,在SpaceX的一封信中,给出了下表:





调制数据,尤其是空对地链路上的调制数据,很有可能是“乐观”地给出的,因为64QAM是每个符号6位,而不是1.5位,这代表了用户终端的当前版本,但是天线方向图上的数据(特别是安装在卫星上)对于了解Starlink网络的工作方式非常有帮助。



用户终端包括两部分。具有相控阵的直径为48厘米的天线,该天线安装在房屋外部,以便在所有360度内都能看到最开阔的天空:





图为StarLink用户终端的第一个版本,



天线通过带有以太网连接器的电缆连接到电源单元,该以太网连接器也用作电源线(PoE技术,以太网供电)。



这是2020年11月1日开始公开Beta测试时的航站楼照片。



显然,该天线具有外部塑料涂层,例如外壳,位于得克萨斯州Boca Chica测试点的终端的照片于10月12日出现在网络上,该外壳无法承受当地的气候条件并开始坍塌:





房屋内设有Wi-Fi路由器和电源。



在下面的视频中,从员工家中首次显示终端



数字:路由器在SpaceX员工手中,在背景中是天线(看起来像一条黑色腿上的白色圆桌)。



由于路由器的外观一直是机密信息,直到2020年10月27日,因此,在该日期之后才出现最佳质量的照片。



这是路由器上的品牌铭牌:







SpaceX本身在台湾制造路由器,在美国制造天线。



终端工具包的另一个元素是提供路由器和天线的电源单元。







最早的测试者之一测量了StarLink终端在汽车电池上运行时的功耗,功耗为116W。也有信息表明StarLink终端的天线已加热,功率为180瓦。



终端工具包装在一个纸箱中,该纸箱长约60 x 60厘米,重9..9.5千克,



在照片中,在封闭Beta测试阶段有盒子





在公开Beta测试阶段,开始通过其他方式提供产品:



内部视图





尽管埃隆·马斯克(Elon Musk)关于即插即用的著名推文:





-这与事实相去甚远。在将电源线“插入”插座并开始“播放”之前,您必须做一个有趣的事情-安装天线。



最简单,最典型的解决方案是在平坦的表面上安装-草坪:





或远处的景色







显然,支撑架的尺寸对于强风来说太小了,必须用重物将三脚架底座滚动或用螺钉/销钉将其固定在另一个坚固的表面上。



如果订阅者有时用割草机割草,则将电线温和地放在草地上并不是最佳的解决方案。然后解决方案是屋顶安装(也是典型的解决方案)。但是,并不确定100%肯定iPhone专用的Z代会在需要将这样的结构拖动并固定到车顶脊上时如此轻松地应对这种安装:





数字: Easy Up EZ PNP Peak-屋顶上的非侵入式Starlink天线安装



在安装过程中,最困难的事情是不损坏屋顶上的防水层并将其固定在电缆进入房屋的地方。



根据作者的说法,通常至少有50%的潜在订户将决定使用专业安装人员或建筑商的服务,以便节省他们在日后进行的房屋翻新中的时间和金钱。



关于天线的内部结构,没有什么可说的,因为它是SpaceX的公司机密(至少直到某些终端被SpaceX工程师才华的秘密仰慕者偷走并发现为止)。



最有可能在内部出现此类芯片/微电路(照片取自C-Com,这是平面相控阵天线的另一制造商):





数字:模块4到4的元件RX用于接收,TX用于发送。加拿大硬币。



天线设计最令人意外的方面是电驱动器的存在。根据设计判断,天线将在水平面360°旋转并在垂直平面偏转50-60度。该决定(在结构中引入电驱动器)极具争议性,因为任何旋转组件都是可能导致故障的原因,尤其是考虑到最多样化的气候条件时,当天线上覆盖有冰皮,灰尘,沙子等时,它们可能会进入插槽。



我相信将电驱动器引入结构中是为了避免需要在小仰角下工作-在给定的时刻天线向“工作”卫星的倾斜会增加有效天线面积(请参见下面的计算公式),并因此提高了传输速率和接收信息。



天线有效面积=正弦(高程)*几何面积。



也就是说,在25°的仰角下,有效天线面积仅为其几何面积的42%。当打开时,终端天线指向北方,因为在第53个平行线上方有最大的卫星“密度”。在这种情况下,天线的倾斜角度足够大,使您可以在卫星方向和天线平面之间形成几乎直角的角度。当在美国更南部的地区进行测试时,甚至在赤道上进行测试时,地平线两侧的卫星密度将大致相同,天线极有可能朝天顶看。



从理论上讲,电驱动器可以持续工作,使天线偏向最近的“最佳运行”卫星,但是,这对驱动器的速度及其资源提出了某些要求。对于第30个平行线以下的区域,第50个平行线的卫星不再可见,并且向北的终端倾斜角将变小或完全消失,尽管卫星的密度越高,离赤道越远。在赤道区域,天线几乎水平指向地面,此处终端的视场中卫星的“密度”很小。



构建相控阵终端并不是一项复杂的技术挑战,但技术则更具挑战性。事实是,用于与带有抛物面天线的对地静止卫星进行通信的现代用户终端成本约为250美元,根据美国采用的模型,它们不会出售给用户,而是作为服务的一部分提供给用户2-3年。在Starlink项目开始时,Elon Musk表示终端的目标成本为300美元。同时,来自其他制造商(例如Kymeta)的现代相控阵天线现在的价格在20-25 000美元之间。因此,SpaceX技术人员面临着非常艰巨的任务-将订户终端的成本降低到至少1000美元,以便在不久的将来实现业务融合。时间。注意,11月宣布的499美元的价格与其当前成本之间的关系非常弱。 Elon Musk在2020年11月3日的推文中完全证实了这一点:

“降低Starlink终端的成本,这听起来可能像是行人,实际上是我们最困难的技术挑战”







以前的材料:








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