“星星排队从天空中划过”的壮观景象。根据常识，星星是不可能排队前进的，所以这景象很明显是⼈为造成的，⽽这⼀切的“罪魁祸⾸”，都要说到埃隆马斯克和他的“星链Starlink”。埃隆.马斯克⼀个值得技术⼈员尊敬的科技狂⼈，他把现实、科幻、理想、情怀、未来有机的融合在了⼀起。他有很多伟⼤的、⾰命性的构想与实现，“星链”Starlink计划就是其中之⼀。
⼀、什么是星链starlink计划
正二十面体的展开图
“星链”Starlink计划是 SpaceX 推出的⼀项通过近地轨道卫星，提供覆盖全球的⾼速互联⽹⽆线微波接⼊的项⽬，其初衷是为了在全球范围内提供⽹络服务，尤其是⽬前⽹络不可及的偏远地区。“星链”中的“星”：是卫星，是⼀种卫星通信，也是“星星”，为什么这么说呢？当⼈造卫星的数量多到⼀定程度，就看来来像“星星”了。
“星链”中的“链”：意味着，需要实现卫星与卫星之间的互联互通，不仅仅提供卫星的⽆线微波接⼊，⽽且要实现数据在太空中的路由与转发的功能，这是传统的卫星通信所不具备的能⼒。
近地轨道：这就意味着，“星链”Starlink计划中的卫星的轨道不是35800公⾥的同步卫星轨道，表明离地表⽐较近，近到什么程度呢？
最近的只有550千⽶左右。北京到上海是1200公⾥。
卫星：这就意味着“星链”Starlink计划不是像传统的卫星通信或GPS导航⼀样，只需要⼏⼗颗卫星或上百颗卫星，⽽是需要成千上万颗卫星，预定轨道部署由 1.2 万颗卫星组成的巨型卫星，密密⿇⿇的把地球包裹着。
覆盖全球：不同由不同国家运营商提供的4G/5G接⼊，“星链”这是⼀个由单⼀设备供应商提供的全球性的⾼速微波⽆线接⼊。
⾼速：⾼速意味着不同于传统的卫星通信，“星链”Starlink计划能够提供50M-100M的⽆线接⼊，这个速率远远超过了当前的卫星通信的⽔平，达到了4G LTE的传输速率的⽔平。
互联⽹：传统的卫星通信，主要提供语⾳服务，部分数据业务，“星链”Starlink计划要提供⽬前移动互联⽹⽔平的视频服务。
偏远：但根据联合国最新数据，当前全球仍有57%⼈⼝（42亿）未实现互联⽹连接，“星链”真正为他们提供互联⽹服务，这也是其主要动机之⼀。
⼆、星链的⽹络架构
（1）卫星的数量与位置
最初的设想是在地球上空的预定轨道部署由 1.2 万颗卫星组成的巨型卫星星座。
8 千颗卫星放置在距离地⾯ 550 公⾥的低轨道上，
4 千颗星放置在⾼ 1200 公⾥的轨道上，
截⾄⽬前，SpaceX 已经成功发射了 15 批星链互联⽹卫星，⼊轨卫星总数达到 893 颗，如果包括 2018 年发射的 2 颗原型卫星，⼊轨卫星总数则为 895 颗。
虽暂时不⾜以覆盖全球，但已经能为美国西北地区提供⽹络服务。
（2）卫星部署的⼿段
SpaceX会利⽤猎鹰9号可回收⽕箭，将12,000颗卫星送到轨道平⾯，然后组成卫星通信。
（3）⽹络指标
⽹络数据传输速度预计在 50Mbps ⾄ 100Mbps 之间
⽹络延迟控制在 16ms ⾄ 40ms
（4）⽹络架构
终端-低星-激光-⾼星-激光-低星-终端，⽤户连接p2p，数据包⽆需拆开分析跟再次打包，端对端直接硬件加密连接。
⽹络传输协议：
星链计划中卫星跟终端⽤户通讯使⽤的是⼀种全新的⽹络协议，并不是传统的IPv4或IPv6技术，据马斯克声称是⼀种⽐IPv6技术更加轻量化并且原⽣⽀持p2p的全新连接协议。
星链计划2个星座⼀共12000颗互联⽹卫星离地⾯⾮常近，分布在距离地⾯为336-1325公⾥的近地轨道范围内。
卫星飞掠过每个⽤户所在的地区速度会很快，连接时间极短，数据链会迅速切换到下⼀个卫星上，这就要求每个数据包的报⽂报头简单简洁。
因此星链计划推出的⼀种全新的⽹络通讯协议专门应⽤在其互联⽹星座上，其p2p的技术细节显⽰了这是⼀种去中⼼化的连接⽹络，⽐较类似区块链，每个⽤户包括卫星都具备服务器或者客户机的功能，数据在这些服务器上通过新的协议⾃动流通，达到最佳的访问延迟跟传送速度，卫星应能精确了解每个⽤户物理位置经纬度合理的分布其数据链路，解决p2p技术的先天不⾜，巨⼤的延迟性的问题。
数据加密协议：
星链互联⽹星座采⽤端对端的硬件加密技术，现有的电脑⿊客技术安全⽆法破解，假设未来有⿊客（或者“政府”）有这种能⼒也能通过推出加密补丁全球范围同步升级硬件固件的⽅式巩固信息传输的安全性。硬件级别的终端对终端加密传输设计，保证⿊客或者某些组织再也不能拦截或者解密你的数据包。也就是说，在这种技术下，除了断绝物理上的⽹络连接，不存在某些“墙”的问题。
这是⼀套全新的INTERNET系统，从硬件芯⽚到协议全新的，是对⽬前地⾯上使⽤的⽼旧的互联⽹技术的⼀次全新全⾯升级。
假设这套系统运营良好，那么这套设计甚⾄可能会颠覆跟影响现有跟未来的地⾯互联⽹架构，⾄少从技术上来看，SpaceX公司采⽤了最新的技术来打造其互联⽹系统，这是运营了⼏⼗年建⽴在⽼旧的IPv4⽹络协议与根路由器跟⽆数复杂⽹关上的地⾯因特⽹所不能⽐拟的。
三、星链计划的卫星
每⼀颗卫星，实际就是⼀个⽆线接⼊的，是⼀个⽆线的路由器。
Starlink卫星外形特征为平板设计，
总量：SpaceX计划发射的通信卫星重量约为386公⽄（备注：星链v0.9卫星每颗重约225公⽄）。
规格：4m×1.8m×1.2m，相当于⼀辆迷你Cooper汽车。
电源：每颗卫星有两块太阳能电池阵，每块的⾯积为12平⽅⽶，为设备提供电源。
寿命：⼤约为 5 到 7 年。
驱动：卫星在运载整流罩内采⽤堆栈叠放⽅式，不需要分配器，其推进装置和轨道维持装置同时也是离轨装置，是⼀种以氪为⼯质的霍尔推进器。
运⾏：卫星被设计成具有⾃主避撞控制能⼒。
销毁：寿命末期，卫星将执⾏离轨程序，推进器为卫星减速促使其脱轨，脱轨后的卫星会坠⼊⼤⽓层烧毁。⽬前，StarLink卫星能够做到燃烧掉 95% 的重量，随着技术的迭代，未来能够做到 100% 的⼤⽓层中销毁，不对地⾯上的⼈或建筑造成任何可能的伤害。
频点：⽆线接⼊通信频点采⽤Ku和Ka波段
通信：卫星采⽤星间链路、相控天线阵列与波束赋形、DSP数字处理技术。
四、星链的⽹络运营
（1）民⽤
⼊⽹：499 美元，购买 “星链” 上⽹设备，包含终端接收设备、三脚架和 WiFi 路由器等。
plc一体机⽉租：99 美元 / ⽉
App：⼀款名为 “Starlink” 的 App 也已经在 Android 及 iOS 应⽤商店上架。
运营收⼊预计：预计到2025年该服务的⽤户将超过4000万，当年收⼊就会达到300亿美元
（2）军⽤
在军事⽹络中使⽤“星链” 来传输数据
五、星链与传统卫星通信的⽐较
（1）普通同步静⽌卫星通信
卫星轨道⾼度达到35800千⽶km，并沿地球⾚道上空与地球⾃转同⼀⽅向飞⾏时，卫星绕地球旋转周期与地球⾃转周期完全相同，相对位置保持不变。
此卫星在地球上看来是静⽌地挂在⾼空，称为地球静⽌轨道卫星，简称静⽌卫星。
这种卫星可实现卫星与地⾯站之间的不间断的信息交换，并⼤⼤简化地⾯站的设备。
绝⼤多数通过卫星的电视转播和转发通信是由静⽌通信卫星实现的。
由于在⾼达35800千⽶km上空，理论上讲只需要3颗卫星，就可以覆盖全球。
同步卫星的主要缺点是：
传输时延⼤：500毫秒~800毫秒的时延；
终端体积⼤，主要是“锅形“天线，汇集、接收、微弱的卫星信号
终端的发送功率⼤
（2）“铱星计划”
铱星系统是美国摩托罗拉公司设计的全球移动通信系统。
它的天上部分是运⾏在7条轨道上的卫星，每条轨道上均匀分布着11颗卫星，组成⼀个完整的星座。它们就像化学元素铱（Ir）原⼦核外的77个电⼦围绕其运转⼀样，因此被称为铱星。
后来经过计算证实，6条轨道就够了，于是，卫星总数减少到66颗，但仍习惯称为铱星。
铱星通过南北极运⾏在780千⽶的轨道上，每条轨道上除布星11颗外，还多布1⾄2颗作为备⽤。
这些卫星可以覆盖全球，⽤户⽤⼿持话机直接接通卫星进⾏通信，⽽⽆需⼏⽶直径的抛物⾯天线就可以进⾏全球范围内的通话了.
铱星系统通过铱星⽹关与陆地蜂窝⼩区⽹络相连，当时没有连接互联⽹。
美国的"德尔它2型"⽕箭，俄罗斯的"质⼦k型"⽕箭和我国的"长征2号丙改进型"⽕箭分别承担了铱星的发射任务。
1998年5⽉，布星任务全部完成，11⽉1⽇，正式开通了全球通信业务.
铱星系统是美国于1987年提出的第⼀代卫星通信系统，每颗星质量670千克左右，功率为1200⽡，采取三轴稳定结构，每颗卫星的信道为3480个（同时服务⽤的⽤户数），服务寿命5⾄8年。
铱星系统的最⼤特点是：通过卫星之间的接⼒来实现全球通信，相当于把地⾯蜂窝移动电话系统搬到了天上。
它与使⽤的静⽌轨道卫星通信系统⽐较有两⼤优势：
⼀是轨道低，传输速度快，信息损耗⼩，通信质量⼤⼤提⾼；
⼆是铱星系统不需要专门的地⾯接受站，每部移动电话都可以与卫星联络，这就使地球上⼈迹罕⾄的不⽑之地，通信落后的边远地区，⾃然灾害现场都变得畅通⽆阻。所以说，铱星系统开始了个⼈卫星通信的新时代.
（3）“星链”计划
最初的设想是在地球上空的预定轨道部署由 1.2 万颗卫星组成的巨型卫星星座。
8 千颗卫星放置在距离地⾯ 550 公⾥的低轨道上。
钙粉加工生产线4 千颗星放置在⾼ 1200 公⾥的轨道上。
单单就这卫星的数量，就可以碾压现有任何的卫星通信系统
最重要的是，传统的卫星之间不直接通信，⽽ “星链”计划卫星，构成的是⼀个“太空互联⽹”，他们是可以直接进⾏数据路由与转发的。
六、星链计划和传统的卫星导航的⽐较
主流的4⼤卫星导航系统，包括美国GPS、俄罗斯格洛纳斯GLONASS、欧洲伽利略GALILEO、和中国北⽃COMPASS。
（1）卫星个数与部署
以GPS为例，24颗卫星均匀分布在6个轨道⾯上（每个轨道⾯4颗）。北⽃的卫星数⽬较多，也就是30
⼏颗卫星⽽已，相对于“星链”Starlink 上万颗卫星⾔，简直可以忽略不计。
（2）提供的业务
定时/授时（主要业务）
定位（主要业务）
消息（辅助业务）
（3）“星链”计划
完全可以在⾼纬度的的卫星上安装原⼦钟，并提供定时与定位服务，完全可以取代GPS服务。
七、星链计划与蜂窝移动互联⽹的⽐较
网络分配器（1）⽆线接⼊的速率
“星链”计划：50-150M，最终⽬标得到1G.
（2）空⼝信号传输延时
增白皂
LTE：10Km时的传输延时为66us
5G： 1Km时的传输延时为6.6us
“星链”计划：550 公⾥的时延接近 4 毫秒，1200 公⾥的时延⼤概 8 毫秒。
（3）蜂窝移动互联⽹的⽹络架构
移动终端
⽆线接⼊⽹RAN：提供⾼速的陆地⽆线接⼊，包括访问互联⽹，这是移动互联⽹的控制⼊⼝。
⽆线核⼼⽹：提供不同区域的⽆线接⼊⽤户之间的互联互通，提供访问互联⽹的⽹关。
互联⽹：有各种电脑相互连接并沟通⽽成的庞⼤的数据⽹络。
⼋、星链计划的⽬标与优势
⽆线接⼊：给全球提供稳定⼜便宜的卫星微波⽆线⽹络接⼊。
⾼速接⼊：初期提供50-100M的接⼊速度相当于4G LTE的⽔平，后期提供1Gbps的接⼊，相当于LTE-Advance或5G的⽔平。
⽆线传输：将是替代部署成本⾼昂的地⾯光纤⽹络，使⽤⽆线进⾏设备之间的通信。
全球部署：真正的全球部署，包括茫茫⽆边的海洋，荒芜⼈烟的沙漠，丛⼭峻岭, 极⼤改善 4G 和 5G 覆盖率不⾼的国家⼈民和深⼊⽆⼈区的探险家和科研⼈员的⼯作⽣活体验。虽然卫星卫星通信也是这个⽬标，但卫星通信提供的低速、⼤延时的语⾳业务，⽆法提供⾼速的视频业务。
可回收⽕箭发射：SpaceX的可回收⽕箭发射，把原先卫星通信部署的成本降低到了原先的⼀半。
多卫星发射：⼀颗⽕箭可以发射60颗卫星。
可以替代GPS，提供全球定位服务
九、星链计划的困境
（1）建⽹成本：单颗卫星的成本总计 1 亿美元，那么 1.2 万颗卫星，就是 1.2 万亿美元
（2）运营成本⾼：每次设备的维护，更新成本相当⾼。
（3）投资回报慢：1.2 万亿美元的投资，需要⼏⼗年，甚⾄上百年才能收回成本。
（4）传输延时：星链计划 1.2 万颗卫星，8 千颗卫星放置在距离地⾯ 550 公⾥的低轨道上，另外 4 千
颗星放置在⾼ 1200 公⾥的轨道上，⽽电磁波是有传输速度的。可以想象，从卫星到地⾯，550 公⾥的时延接近 4 毫秒，1200 公⾥的时延⼤概 8 毫秒。⽽⾼可靠低时延的 5G，相同的指标仅 1 毫秒，卫星⽹络在⽤户体验⽅⾯远远不如常规⽹络。
（5）终端信号功率：室内是没有卫星信号的，通过专⽤的设备接收到信号之后，⼿机等智能设备还需要将数据传送回卫星，这需要相当⼤的功率，因此我们在电视上看到的卫星通信器材才显得很笨重。
（6）地⾯：星链初期，因为⼀些物理限制并不能直连⼿机，还需要在地⾯建⽴。如今，SpaceX已经申请了100万个地⾯的建设许可。不过这⾥所说的地⾯，并不是5G信号那种⼤，可能只类似于⼀个WiFi盒⼦。
水性墨水（7）⼲扰了地⾯天⽂的观测：数量庞⼤的卫星围绕着地球转，每颗卫星都带有太阳能电池板，有时会将太阳光反射向地球，这会破坏地⾯天⽂台拍摄的照⽚。这些卫星不仅反射太阳光，还发射⽆线电频率，威胁地球上的射电望远镜观测，另外，密集的卫星本⾝也会成为观察太空的障碍物。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议