Teilnehmerterminal
Ein Teilnehmerendgerät ist eine einzelne Station, die in einer stationären Einrichtung (Haus) installiert ist und für einen Teilnehmer (Konto) ausgelegt ist. Das heißt, jeder, der im Haus lebt, kann das Internet nutzen, das über WLAN verbreitet wird. Dies ist jedoch eine Rechnungsrechnung. Und die Wahrscheinlichkeit, dass SpaceX in naher Zukunft Gruppenzugriff oder mehrere Konten auf ein Terminal organisiert, schätze ich als sehr gering ein.
Im Jahr 2016 wurden in den von Space X an die FCC gesendeten Dokumenten (siehe apps.fcc.gov/els/GetAtt.html?id=197812&x= ) 5 Arten von Teilnehmerterminals deklariert. In der folgenden Tabelle sind dies die Modelle A, B, C, D. E.
Die ersten beiden Spalten beziehen sich auf Bodenstationen für Satellitensteuerungs- und Überwachungsaufgaben, und die letzten fünf sind Teilnehmerterminals
Heute ist das Design des ES-A-Modells bekannt. Das Modell ES-B sollte, gemessen an der Größe des Strahlungsmusters, einen größeren Antennendurchmesser haben, und möglicherweise wurde es aufgrund seiner größeren Größe im Vergleich zu Modell A mit einem Antennendurchmesser von 48 cm für den Massenverbrauchermarkt als ungeeignet und möglicherweise für höhere Kosten befunden. Modell B kann so dimensioniert werden, dass es mit den Phased-Array-Flachantennen des StarLink-Satelliten übereinstimmt. Modelle mit Parabolantennen wurden der Öffentlichkeit noch nicht vorgestellt und können später entwickelt werden.
Wie wir im StarLink-Netzwerk sehen können, kann das Teilnehmerendgerät mit Downlink-Kanälen mit 5 Nennbreiten von 15,30,60, 120 und 240 MHz arbeiten, wodurch 15,30, 60, 120 bzw. 240 Megasymbole übertragen werden können.
Technische Parameter des Teilnehmerterminals: Laut der Space X-Anwendung, die 2020 an die japanische Regulierungsbehörde gesendet wurde, haben sich die Hauptparameter des Terminals seit der ersten Anwendung bei der FCC im Jahr 2016 nicht geändert:
Das heißt, der Außendurchmesser der Antenne beträgt 55 cm, ihre Verstärkung beträgt G / T 9 dB / K, die Höchstgeschwindigkeiten betragen 350 Mbit vom Internet und 130 Mbit vom Terminal zum Internet. Aus der Tabelle folgt, dass das Terminal in einem Kanal (Inroute) mit einer Bandbreite (Kanalbreite) von 60 MHz arbeitet. Effektiver Antennendurchmesser 48 cm, Antennenstrahlwinkel 2,8 Grad, maximaler Endantennengewinn 34,6 dBi, maximaler EIRP (EIRP) beträgt 38,2 dBW.
Die Sendeleistung des Teilnehmerendgeräts ändert sich in Abhängigkeit von seiner Neigung relativ zur Linie zum Zenit. In dem Fall, in dem der Antennenstrahl auf den Zenit gerichtet ist, beträgt die an die Antenne abgegebene Leistung 0,76 W mit einer maximalen Abweichung von der Vertikalen von 4,06 W. Die Einschränkung wird hier durch die US-Hygienestandards für die Funkflussdichte festgelegt, bei denen die Parameter des Space X-Terminals nur 1% unter dem zulässigen Wert für eine Installation liegen, für die keine professionellen Installateure erforderlich sind.
Somit können wir schließen, dass die spektrale Effizienz des Empfangens eines Teilnehmerendgeräts bei 240 MHz ziemlich gering ist, die Kanalbreite durch dieses nicht mehr als 350 Mbit, dh 1,5 Bit / Hertz, übertragen wird. Dies ist höchstwahrscheinlich auf den kleinen Durchmesser der Antenne selbst und die inhärente Flächenauslastung von Phased-Array-Antennen zurückzuführen.
Wie oben gezeigt, wurde in einem der Briefe von SpaceX die folgende Tabelle angegeben:
Modulationsdaten, insbesondere auf der Raum-Erde-Verbindung, werden höchstwahrscheinlich "mit Optimismus" angegeben, da 64QAM 6 Bit pro Symbol und nicht 1,5 Bit sind, die die aktuelle Version des Teilnehmerterminals charakterisieren, sondern die Daten auf dem Antennenmuster ( (insbesondere auf einem Satelliten installiert) sind sehr hilfreich, um zu verstehen, wie das Starlink-Netzwerk funktioniert.
Das Teilnehmerterminal besteht aus zwei Teilen. Antenne mit einem Durchmesser von 48 cm und einer phasengesteuerten Anordnung, die außerhalb des Hauses installiert wird, um in allen 360 Grad den freiesten Blick auf den Himmel zu haben:
Das Foto zeigt eine der ersten Versionen des StarLink-Teilnehmerterminals.
Die Antenne wird über ein Kabel mit einem Ethernet-Anschluss, der auch als Stromkabel dient (PoE-Technologie, Power over Ethernet), mit dem Netzteil verbunden.
Hier ist ein Foto des Terminals vom 1. November 2020, als die öffentlichen Betatests begannen.
Anscheinend hat die Antenne eine äußere Kunststoffbeschichtung wie ein Gehäuse. Ein Foto des Terminals am Boca Chica-Teststandort in Texas erschien am 12. Oktober im Netzwerk, wo dieses Gehäuse den örtlichen klimatischen Bedingungen nicht standhalten konnte und zu kollabieren begann:
Das Haus verfügt über einen WLAN-Router und eine Stromversorgung.
Im Video unten die erste Anzeige des Terminals von zu Hause aus
Zahl: Ein Router in der Hand eines SpaceX-Mitarbeiters im Hintergrund ist eine Antenne (sieht aus wie ein weißer runder Tisch auf einem schwarzen Bein).
Da das Erscheinen des Routers bis zum 27. Oktober 2020 als Verschlusssache eingestuft wurde, erschienen die Fotos in bester Qualität erst nach diesem Datum.
Hier ist das Markennamenschild am Router:
Router werden in Taiwan und Antennen in den USA von SpaceX selbst hergestellt.
Ein weiteres Element des Terminal-Kits ist ein Netzteil, das sowohl einen Router als auch eine Antenne enthält.
Einer der ersten Tester hat den Stromverbrauch des StarLink-Terminals gemessen, als es mit einer Autobatterie betrieben wurde. Der Stromverbrauch betrug 116 W. Es gibt auch Informationen, dass die Antenne des StarLink-Terminals mit einer Leistung von 180 Watt beheizt wird.
Das Terminal-Kit wird in einem Karton mit einer Größe von ca. 60 x 60 cm und einem Gewicht von 9,9,5 kg geliefert.
Auf dem Foto sind Kartons im Stadium des Closed Beta-Tests enthalten
Während der öffentlichen Beta-Phase begann die Lieferung in anderen Boxen:
Innenansicht
Trotz Elon Musks berühmtem Tweet über Plug and Play:
- Das ist sehr weit von der Wahrheit entfernt. Bevor Sie das Stromversorgungskabel an die Steckdose anschließen und mit dem Spielen beginnen, müssen Sie ein interessantes Ereignis durchführen - die Installation der Antenne.
Die einfachste und typischste Lösung ist die Installation auf einer ebenen Fläche - einem Rasen:
oder ein Blick aus der Ferne
Es ist klar, dass die Größe des Trägers für einen starken Wind zu klein ist und es notwendig sein wird, die Stativbasis mit Gewichten zu rollen oder sie mit Schrauben / Dübeln auf eine andere feste Oberfläche zu schrauben.
Ein Draht, der sich auf dem Gras schlängelt, ist, gelinde gesagt, nicht die beste Lösung, wenn der Abonnent das Gras manchmal mit einem Rasenmäher mäht. Dann ist die Lösung die Dachmontage (auch eine typische Lösung). Es gibt jedoch keine 100% ige Gewissheit, dass die an iPhones gewöhnte Generation Z eine solche Installation so einfach bewältigen kann, wenn eine solche Struktur auf den Dachfirst gezogen und dort befestigt werden muss:
Zahl: Easy Up EZ PNP Peak - Nicht störende Starlink-Antennenhalterung auf dem Dach
Das Schwierigste bei der Installation ist, die Abdichtung auf dem Dach nicht zu beschädigen und an der Stelle zu sichern, an der das Kabel ins Haus gelangt .
Nach Angaben des Autors entscheiden sich im Allgemeinen mindestens 50% der potenziellen Abonnenten dafür, die Dienste eines professionellen Installateurs oder Bauherren in Anspruch zu nehmen, um Zeit und Geld bei zukünftigen Renovierungsarbeiten zu sparen.
Über die interne Struktur der Antenne gibt es nichts zu sagen, da es sich um ein Unternehmensgeheimnis von SpaceX handelt (zumindest bis ein Terminal von geheimen Bewunderern des Talents der SpaceX-Ingenieure gestohlen und aufgedeckt wird).
Höchstwahrscheinlich befinden sich solche Chips / Mikroschaltungen im Inneren (Foto von C-Com, einem anderen Hersteller von Flat-Phased-Array-Antennen):
Zahl: Module 4 x 4 Elemente RX zum Empfangen, TX zum Senden. Kanadische Münze.
Der unerwartetste Aspekt des Antennendesigns ist das Vorhandensein eines elektrischen Antriebs. Gemessen an ihrem Design dreht sich die Antenne in der horizontalen Ebene um 360 ° und lenkt in der vertikalen Ebene um 50-60 Grad ab. Diese Entscheidung (die Einführung eines elektrischen Antriebs in die Struktur) ist sehr umstritten, da jede rotierende Baugruppe die Ursache für mögliche Fehler ist, insbesondere unter Berücksichtigung der unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen, wenn die Antenne mit einer Eiskruste bedeckt werden kann, Staub, Sand usw. in die Schlitze gelangen können.
Ich glaube, dass die Einführung des elektrischen Antriebs in die Struktur vorgenommen wurde, um zu vermeiden, dass in kleinen Höhenwinkeln gearbeitet werden muss - die Neigung der Antenne zum "funktionierenden" Satelliten zum gegebenen Zeitpunkt erhöht die effektive Antennenfläche (siehe Formel für die Berechnung unten) und dementsprechend die Übertragungsrate und Informationen erhalten.
Effektive Antennenfläche = sin (Höhe) * Geometrische Fläche.
Das heißt, bei einem Höhenwinkel von 25 ° beträgt die effektive Antennenfläche nur 42% ihrer geometrischen Fläche. Beim Einschalten ist die Terminalantenne nach Norden ausgerichtet, da die maximale "Dichte" der Satelliten über dem 53. Breitengrad liegt. In diesem Fall ist der Neigungswinkel der Antenne groß genug und ermöglicht einen nahezu rechten Winkel zwischen der Richtung zum Satelliten und der Ebene der Antenne. Bei Tests in südlicheren Regionen der Vereinigten Staaten und noch mehr am Äquator ist die Dichte des Satelliten an den Seiten des Horizonts ungefähr gleich und die Antenne wird höchstwahrscheinlich auf den Zenit blicken.
Theoretisch könnte der elektrische Antrieb, der ständig arbeitet, die Antenne in Richtung des nächsten Satelliten "Optimal für den Betrieb" ablenken, dies stellt jedoch bestimmte Anforderungen an die Geschwindigkeit des Antriebs und seiner Ressource. Für Gebiete unterhalb des 30. Breitengrads sind die Satelliten des 50. Breitengrads nicht mehr sichtbar und der Neigungswinkel des Terminals nach Norden ist geringer oder gar nicht, obwohl die Dichte des Satelliten umso höher ist, je weiter wir vom Äquator entfernt sind. Im äquatorialen Bereich wird die Antenne fast horizontal zum Boden gerichtet, und die "Dichte" der Satelliten im Sichtfeld des Terminals ist hier minimal.
Der Bau eines Phased-Array-Terminals ist keine komplexe technische Herausforderung, aber die Technologie ist eher eine Herausforderung. Tatsache ist, dass moderne Teilnehmerterminals für die Kommunikation mit geostationären Satelliten mit einer Parabolantenne etwa 250 US-Dollar kosten und nach dem in den USA übernommenen Modell nicht an den Teilnehmer verkauft werden, sondern ihm im Rahmen des Dienstes 2-3 Jahre lang zur Verfügung gestellt werden. Zu Beginn des Starlink-Projekts wies Elon Musk darauf hin, dass 300 US-Dollar die Zielkosten des Terminals sind. Gleichzeitig kosten moderne Phased-Array-Antennen anderer Hersteller, beispielsweise Kymeta, zwischen 20 und 25.000 US-Dollar. Daher stehen SpaceX-Technologen vor einer sehr schwierigen Aufgabe: Die Kosten für das Teilnehmerterminal auf mindestens 1000 US-Dollar zu senken, damit der Business Case in naher Zukunft konvergiert. Zeit. Hinweis,dass der angekündigte Preis von 499 USD im November einen sehr schwachen Zusammenhang mit den aktuellen Kosten hat. Elon Musk selbst hat dies in seinem Tweet vom 3. November 2020 voll bestätigt:
"Die Senkung der Kosten für Starlink-Terminals, die sich eher nach Fußgängern anhören, ist unsere schwierigste technische Herausforderung."
Vorherige Materialien:
- Alles über das Starlink Satellite Internet-Projekt. Teil 1. Geburt des Projekts
- Alles über das Starlink Satellite Internet-Projekt. Teil 2. Starlink-Netzwerk
- Alles über das Starlink Satellite Internet-Projekt. Teil 3. Bodenkomplex