Ich schlage vor, dass Sie sich mit den zuvor veröffentlichten Materialien zum Starlink (SL)
-Projekt vertraut machen: Teil 1. Die Geburt des Projekts ‣ Teil 2. SL-Netzwerk ‣ Teil 3. Bodenkomplex ‣ Teil 4. Teilnehmerterminal ‣ Teil 5. Status der SL-Gruppierung und Closed Beta-Tests ‣ Teil 6. Beta-Test und Service für Kunden ‣ Teil 7. Bandbreiten-SL- und RDOF-Programmnetzwerk ‣ Teil 8. Installation und Integration des Teilnehmerterminals ‣ Teil 9-Service in Märkten außerhalb der USA ‣ Teil 10. SL und Pentagon ‣ Teil 11. SL und Astronomen ‣ Teil 12. Probleme mit Weltraummüll ‣ Teil 13. Die Latenz des Satellitennetzes und der Zugang zum Funkspektrum ‣ Teil 14. Die Kommunikationskanäle zwischen Satelliten ‣ Teil 15 Dienstregeln ‣ Teil 16. SL und Wetter ‣ Teil 17. SL der zweiten Generation ‣ Teil 18. SL auf dem COTM-Markt ‣ Teil 19. Was ist die Zukunft von SL ? Teil 20. Innenraum des SL-Terminals
Zunächst eine kleine Theorie ...
Wenn es sich um eine Funkwelle handelt, hat sie eine Eigenschaft wie "Polarisation". In Worten wird es wie folgt beschrieben:
Die Wellenpolarisation ist eine Eigenschaft von Transversalwellen, die das Verhalten eines Vektors einer oszillierenden Größe in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung beschreibt.
Das Verstehen der Wörter ist viel schwieriger als das Sehen auf dem Bild:
Oben ist die Zirkularpolarisation, unten ist vertikal (blaue Linie) und horizontal (rote Linie). Für die Satellitenkommunikation werden vertikale / horizontale oder linke / rechte Kreispaare verwendet.
Was nützt Polarisation? Und die Tatsache, dass Sie den verwendeten Frequenzbereich verdoppeln können, wenn Sie in unserem Ku-Band gemäß der Frequenzverteilung der International Telecommunication Union (auch bekannt als ITU) nur 500 MHz (von 14000 bis 14500 MHz) verwenden können, dann verwenden wir 2 Polarisationen, wir können bereits jeweils 500 MHz haben und wir erhalten insgesamt 1000 MHz. Zum Beispiel gab es auf dem Yamal-200-Satelliten im Ku-Band nur 6 72-MHz-Transponder, die nur mit 1 Polarisation betrieben wurden, und auf dem Yamal-300K (der den Yamal-201 in der 90-Grad-Position ersetzen sollte) gab es 12 solcher Transponder ( 6 in der Horizontalen und 6 in der Vertikalen) und dementsprechend verdoppelte sich das Einkommen des Betreibers (Gazprom Space Systems) aus dem Verkauf der Frequenzressource.
Wenn wir uns Starlink ansehen, dann verstehen sie auch die Bedeutung davon und haben nach der folgenden Tabelle im 20. Jahr im FSS erklärt, dass sie beide Polarisationen im gesamten möglichen Frequenzbereich von 2000 MHz in rechter und linker Zirkularpolarisation (Rx01) verwenden wollen und Rx02 haben die gleichen Frequenzen, aber unterschiedliche Polarisationen).
Und dann erhalten wir mit einer spektralen Effizienz von 5 Bit / Hz (viel, aber theoretisch mit sehr guten Antennen und einem großen Signal-Rausch-Verhältnis erreichbar) die Bandbreite eines Satelliten 4000 MHz x 5 Bit / Hz = 20 Gigabit.
Wie immer gibt es jedoch einen ABER! Mal sehen, wie dies implementiert wird ...
Wenn wir eine herkömmliche Parabolantenne haben, wird die Polarisation durch Drehen der Einspeisung und ihres Wellenleiters um die Achse zur Antenne eingestellt:
// Im Allgemeinen werden die Polarisationsparameter den Vorschriften des Unternehmens entnommen, das Satellitenressourcen-Leasingdienste anbietet (z. B. den RSCC-Vorschriften).
Der Polarisationswinkel hängt von den genauen Koordinaten des VSAT-Installationsortes ab und wird in speziellen Programmen festgelegt. Sie können es vom Betreiber des NCC (Network Control Center, normalerweise in Moskau) erhalten und ihm die Koordinaten geben.
Nach dem Anziehen der Azimut- und Geländewinkelschrauben:
Lösen Sie die Schrauben an der Transceiver-Montagehalterung (ODU).
Drehen Sie die ODU auf den im Berechnungsprogramm angegebenen Polarisationswinkel und gehen Sie wie folgt vor.
Nach der Bestätigung des Bedieners, dass die Parameter den Standards entsprechen und Azimut und Höhe normal eingestellt werden, muss die Polarisation zusätzlich angepasst werden.
:
·
· / , .
·
· , , , 3 .
Und dies ist ein sehr zeitaufwändiger Vorgang, insbesondere wenn der Installateur bei Frost auf dem Dach sitzt, da es fast unmöglich ist, Millimeter und Grad in Handschuhen zu erfassen und mit dem NCC-Betreiber über das Iridium-Satellitentelefon zu kommunizieren (1 Minute = 1 Dollar) ... Aber die Hauptsache ist, dass die Polarisation abhängt aus der Entfernung zum Satelliten und für Phased-Array-Antennen (Neigungswinkel des Strahls relativ zur Ebene der Antenne).
Fairerweise sollte beachtet werden, dass es keine derartigen Schwierigkeiten bei der Zirkularpolarisation gibt. Dort müssen Sie nur die richtige Position des Diplexers auswählen, für die es zwei Optionen gibt - Links und Rechts, die sich um 90 Grad unterscheiden.
Ein Diplexer ist ein passives Gerät, das Multiplexing im Frequenzbereich implementiert. Zwei Ports werden auf einen dritten Port gemultiplext. Die Signale an den Ports 1 (zum Empfänger) und 2 (zum Sender) belegen nicht überlappende Frequenzbänder. Daher können die Signale an 1 und 2 an Port 3 (von der Antenne) koexistieren, ohne sich gegenseitig zu stören.
Nun zurück zu SL.
1) Phased-Array-Antennen im ersten Moment weisen eine schlechtere Kreuzpolarisationsisolation auf als klassische Parabolantennen. Für Parabolantennen beträgt der Standard 29..30 dB, und für PARs, wie mir von den Profis in diesem Bereich gesagt wurde, werden 26-28 dB als sehr gut angesehen, wenn an einem geostationären Satelliten gearbeitet wird und wenn sich ein Objekt mit einer Geschwindigkeit von 30..80 km / h bewegt ...
2) Wenn sich Ihre Entfernung zum Satelliten und der Neigungswinkel mit hoher Geschwindigkeit ständig ändern, ist es sehr schwierig, die Kreuzpolarisationsisolation (CRC) mit der erforderlichen Genauigkeit einzustellen. Sogar Parabolantennen auf Schiffen haben die Sünde, dass der CRC manchmal "fliegt" und das Terminal beginnt, den Kanal in einer anderen Polarisation zu stören. Und das Schiff bewegt sich, wie Sie wissen, hundertmal langsamer als der Satellit.
Leider hat noch keiner der Hersteller von FAR ESA-Antennen (Phased Electronically Beam Controlled) Daten zur tatsächlichen Entkopplung zwischen Feldern veröffentlicht, wenn mit Satelliten in einer niedrigen Umlaufbahn von mehr als 500 km gearbeitet wird.
Im Fall von Starlink sind die Polarisationsprobleme um eine Größenordnung komplizierter.
Hier befinden sich die PAR-Antennen an beiden Enden des Satellitenkanals - sowohl am Satelliten als auch am Boden. Darüber hinaus ändert sich nicht nur die Entfernung zum Satelliten kontinuierlich und sehr schnell, sondern auch der Neigungswinkel des Strahls relativ zur Ebene der Antenne ...
Bei all dem Genie, der harten Arbeit und dem verfügbaren Budget der Ingenieure, die von Elon Musk angezogen wurden, um sein Terminal zu erstellen, schien es ihnen vor zwei Jahren, dass es nicht möglich sein würde, zwei Polarisationen zu verwenden, und SpaceX sandte eine Anfrage an das FSS, seine Bodenterminals zu verwenden nur 1 (eine) Polarisation - Rechts auf der Linie von Satellit zu Terminal und Links in Richtung von Terminal zu Satellit ...
Das heißt, SpaceX musste freiwillig 50% der Starlink-Netzwerkbandbreite aufgeben, die ihm von der FCC für den Betrieb seiner Teilnehmerterminals zugewiesen wurde ... Wir stellen
auch fest, dass im Ka-Band, das in Starlink zur Übertragung von Informationen von der Erde zum Weltraum verwendet wird, dieses Problem auftritt Überhaupt nicht, da sowohl auf dem Satelliten als auch auf der Erde Parabolantennen verwendet werden, für die das Kreuzpolproblem mit herkömmlichen Methoden gelöst wird, und vom Gateway zum Satelliten immer noch 4000 MHz in Höhe von 2 Polarisationen übertragen werden können ...
Ist es möglich, hier in Zukunft etwas zu reparieren? Theoretisch ist es wahrscheinlich möglich (zumal Papier alles aushält, alle Fantasien ...). Jede Entscheidung hier wirkt sich jedoch auf die Geometrie, Parameter, möglicherweise Materialien und den Aufbau des Terminals und seiner phasengesteuerten Anordnung aus. Denken Sie gleichzeitig daran, dass das Hauptziel darin besteht, die Kosten des Terminals zu senken. Und das Terminal wurde bereits entworfen und ist in Serienproduktion ...
Was kann getan werden? Um diese Frage zu beantworten, benötigen Sie Informationen über die tatsächliche Größe des Kreuzpolarisationsübergangs.
Leider, während das Starlink-Terminal in die Hände von immer mehr Schlosser oder IT-Spezialisten gelangt, die es kaputt machen oder sich ansehen, welche Art von WLAN es gibt ... Niemand hat bisher erraten (konnte die Frequenzcharakteristik des Terminals nicht entfernen), bei welchen Frequenzen es funktioniert, welche Modcodes, welche Kreuzpolige Entkopplung, welche Art von Interferenz setzt er in eine andere Polarisation. Diese Messungen sind nicht einfach - Sie benötigen 2 Spektrumanalysatoren mit 14 GHz (sobald sie Zehntausende von Dollar kosten, wie viel ich jetzt nicht sagen werde, aber immer noch nicht billig), eine Parabolantenne mit elektrischem Antrieb und einen nicht standardmäßigen Controller, der ein Signal eines unbekannten Formats einstellen und begleiten kann (normale Controller) geschärft für das "Fernseh" -Signalformat DVB-S2, aber nicht die Tatsache, dass Starlink es verwendet), um gleichzeitig das Signal vom Satelliten in beiden Polarisationen zu messen, aber ich hoffedass innerhalb von sechs Monaten eines der Satellitenunternehmen in den USA dies tun wird und die Informationen ins Internet gelangen werden ...
Was sind die möglichen Optionen?
- Wenn die Interferenz bei einer anderen Polarisation relativ gering ist, verwenden Sie Anschlüsse mit hoher Verstärkung, z. B. Parabolantennen mit einem Durchmesser von 1 Meter oder mehr. In diesem Fall besteht das Hindernis einfach darin, den "funktionierenden" Modcode zu reduzieren - Arbeitseffizienz. Wenn der SL beispielsweise ausreichend große elektrische Anschlüsse für die Meere und Ozeane verwendet, ist dieses Problem dort nicht sehr kritisch.
- Verwenden Sie diese Polarisation im Prinzip nicht, sondern schalten Sie die gesamte im Ka-Band 4000 MHz verfügbare Ressource mithilfe von Frequenzwiederverwendungs- oder Frequenzwiederverwendungstechnologien in Ku um:
Was ist Frequenzwiederverwendung? Diese Technologie wird in Satelliten HTS (High Throughput Satellite) aktiv eingesetzt. Es reicht aus, nur unsere 2000 MHz in einer Polarisation in 4 Bänder mit jeweils 500 MHz aufzuteilen (wir werden sie in verschiedenen Farben bezeichnen).
(Genauer gesagt, nach der Beschreibung des Terminals ist der Frequenzbereich für Starlink nicht in 4 Farben unterteilt, sondern in 8, da der Kanal vom Satelliten abwärts 240 MHz breit ist und 8 Kanäle in 2000 MHz passen, aber dies sind Details. In diesem Fall hat jeder Strahl (Punkt, Weihungszone auf der Erde) seinen eigenen Frequenzbereich, der sich nicht mit einem anderen Strahl mit denselben Frequenzen überlappt
, dh es gibt keine gegenseitige Interferenz. Und vor allem kann Starlink in diesem Fall alle 4000 MHz verwenden, die er sendet c / zum Ka-Band-Gateway-Satelliten
Welche Lösung hat SpaceX gewählt: Die Fähigkeit, gleichzeitig in zwei Polarisationen zu arbeiten oder eine abzulehnen und die Frequenzwiederverwendung zu verwenden, können wir noch nicht sagen.
Die Frequenzeinreichung beider Polarisationen bei der FCC ist nur eine administrative und rechtliche Maßnahme. SpaceX behält sich daher das Recht vor, sie zu verwenden, und storniert die Möglichkeit anderer Betreiber, eine Beschwerde gegen sie einzureichen, weil eine Sendung diese Polarisation stört.
Die Antwort auf diese Frage wird sein, zu wissen, wie viele Strahlen ein Satellit gleichzeitig zur Erde 8 oder 16 senden kann (oder sogar mehr, weil formal eine Antenne auf einem Satelliten schmalere Strahlen senden kann, nicht nur 240 MHz breit, sondern auch 120 MHz und 60 und 30 und sogar 15 MHz).
Es gibt auch keine Antwort auf die Frage, ob eine solche Kanalumschaltung auf dem Satelliten möglich ist, um alle 4000 MHz zu nutzen, denn wenn die Antwort negativ ist, kann das Starlink-Netzwerk nicht die Hälfte der ihm zur Verfügung stehenden Satellitenressourcen nutzen ... Und diese Situation kann höchstwahrscheinlich nicht vor dem Start neuer Satelliten korrigiert werden Erzeugung (wenn wir davon ausgehen, dass es im Allgemeinen theoretisch und praktisch möglich ist, einen PAR mit einem CRC von 29..30 dB zu erstellen) ... Und die Hälfte der Frequenzressource für Gebiete mit hoher Nachfrage nach Starlink-Diensten ist die Hälfte des Einkommens ...