Starlink — Спутниковый интернет от Илона Маска: Разбор

    Как думаете, сколько всего спутников человечество вывело на орбиту за всю свою историю?

    Со времени запуска «Спутника» 4 октября 1957 года в космос были выведены более 9000 аппаратов, но только около 2000 из них функционируют в настоящее время. Остальные сгорели в атмосфере или сломались и стали «космическим мусором» на орбите.


    А Илон Маск уже скоро собирается выпустить на орбиту земли 12 000 спутников по 260 кг каждый. И это только начало — потом он планирует расширить сеть до 42 000 штук. Вы поняли — Суммарно это существенно больше того, что было запущено за всю историю человечества! И главное он уже начал это делать!

    Зачем? Как минимум спутниковый интернет — это дорого и сложно и к тому же недостаточно быстро!

    1 Мб - 5$

    Поэтому он решил создать свой собственный интернет с блекджеком ну и как положено, покрывающий связью весь земной шар и доступный каждому и в чем-то он сможет быть лучше той же оптики! Сегодня мы выясним возможно ли такое и расскажем подробно о проекте “Starlink”. Как это работает при чем тут SpaceX!

    История


    Илон Маск анонсировал Starlink в январе 2015 года. Но почему мы говорим об этом сейчас, потому что кое-что произошло, но для начала немного о проекте и его истории

    Сказать, что проект амбициозный — ничего не сказать. Ведь Илон в своем выступлении пообещал, что новая спутниковая сеть будет способна покрыть практически всю территорию нашего голубого шарика и обеспечить до 50% пропускной способности всего мирового интернет-трафика тем самым произведя революцию в отрасли!

    Правда с уточнением, что в густонаселенных местах, например в больших городах, до 10% трафика, но все равно это очень впечатляет.



    Итак в чем же идея?

    Для начала выясним какие сегодня есть проблемы у спутникового интернета! Например, одна из них — это задержка. Она огромна и составляет порядка 500 мс. В CS:GO не погоняешь, да и вообще она сильно отстает от сегодняшних требований к интернету.

    Чтобы понять, как она возникает, нам надо немного понять орбитальную механику! Вы знаете, что спутники летают на определенных расстояниях от земли, то есть по орбитам. Орбит этих много, они разные и служат для разных целей. Например, орбита Международной Космической Станции это около 400 километров, а орбита спутников GPS около 20 000 километров.

    Такая орбита выбрана, чтобы каждый спутник покрывал определенную и большую область на планете — ведь чем дальше ты от Земли, тем большую площадь можно увидеть.

    С интернет-спутниками, да и с большинством телекоммуникационных спутников, все примерно также, только они летают еще дальше от Земли на так называемой Геостационарной орбите на высоте около 35 000 километров от поверхности Земли.

    У такой орбиты есть плюсы — можно запустить всего несколько мощных спутников и они покроют всю поверхность планеты, но естественно есть и минусы, главные из которых — задержка и относительно маленькая скорость передачи данных. Ведь сигналу нужно пройти путь туда-обратно, то есть 70 000  километров. Именно это и рождает такую большую задержку.

    Скажу по секрету, мы с Борей работали в спутниковом операторе — я сам тестировал эту связь и помню это злосчастную задержку. А самый дорогой ресурс был — та самая пропускная полоса на спутниках — их же мало.

    И что же предложили Starlink для решения этой проблемы? Смотрите! Вместо отправки нескольких спутников, на Геостационарную орбиту они решили вывести много маленьких спутников на Низкую Околоземную орбиту, то есть на высоту около 500 километров, которые будут постоянно находиться в связи друг с другом и с Землей. И мало того они не будут висеть в одной точке, а будут постоянно находиться в движении.

    Ну и сколько же спутников надо вывести, чтобы создать такую живую паутину вокруг земли?

    Мы уже ответили в начале, но это по-прежнему взрывает мозг. Я напомню для начала 12 000 штук, а потом еще 42 000. Число то какое, не иначе пасхалочка от Илона.

    И пошло поехало... Первые тестовые спутники SpaceX запустили в 2018 году. В будущей сети они не будут принимать участие, однако они послужили для проверки систем связи.

    Дальше уже в мае 2019 года, тоже в тестовом режиме, были запущены уже 60 первых предсерийных спутников версии 0.9, между собой они еще не умели общаться, но вот специальные антенны для связи с Землей уже были.

    А вот уже с ноября 2019 года SpaceX уже начала выведение серийных спутников основной группировки версии 1.0. Это уже пригодные для использования спутники и на данный момент на орбите находится уже 844 спутника.

    А каждый следующий запуск пополняет группировку примерно на 60 спутников за раз.



    Но как же это так, спросите вы? Тогда на выведение этих тысяч спутников им потребуются десятки лет, если за полгода запустили только около 500 штук.

    Планы по запускам спутников Starlink у SpaceX просто грандиозные. Во-первых, они планируют выйти на запуск каждые 2 недели по 60 спутников к сентябрю. Во-вторых, это число явно не финальное, так как одна из целей SpaceX — это возможность запусков одного и того же ракетоносителя с перерывами между запусками менее суток.

    Вы ведь помните, что SpaceX научились сажать свои ускорители на Землю и использовать их повторно? Это значит, что запусков будет больше… намного больше!



    Ну и главное — новая сверхтяжелая ракета Starship, разработка которой ведется очень активно, по расчетам она будет способна за раз выводить до 400 спутников Starlink!

    Как это будет работать?


    Скажем так — это уже работает!

    Для начала работы системы в полноценном режиме не нужно выводить десятки тысяч спутников. В принципе система уже позволяет себя тестировать и на сайте Starlink недавно можно было оформить заявку на бета-тест.

    Сейчас на орбите уже 844 спутника и, по словам Маска, это обеспечивает значительный операционный потенциал. Фактически уже идет закрытое бета-тестирование, а с 27 октября начали рассылать приглашения на открытый бета-тест.

    А вот, что произошло почти ровно год назад 22 октября:

    Илон Маск отправил первый твит через систему Starlink!



    Уже есть множество замеров скорости — но о них позже.

    Полноценное завершение первой фазы подразумевает выведение около 4 000 спутников, что уже обеспечит покрытие всей планеты.

    Концепцию самой сети мы примерно поняли, теперь о поговорим о её устройствах.

    О самих спутниках


    Но о спутниках подробностей компания не дает, но вот информация из тех данных которые SpaceX подали в Федеральную комиссию по связи США.



    Каждый спутник оснащен системой лазеров и 4 фазированными антеннами. Кроме того на спутниках есть ионные двигатели на основе криптона, которые нужны для изменения орбиты спутников, а также для того, чтобы натурально сжигать их в атмосфере Земли, когда их срок службы подходит к концу.

    Лазеры нужны для того, чтобы спутники могли обмениваться информацией друг с другом и как бы передавать ее как эстафетную палочку.

    Про саму систему лазерной передачи данных вообще ничего неизвестно кроме того, что спутники смогут одновременно общаться с пятью соседями.

    Представьте, что это будет как оптоволокно, только без самого волокна — ведь в космосе оно не особо нужно!

    Антенны же необходимы для связи со станциями пользователей на Земле. Они должны обеспечивать большую пропускную способность и иметь возможность работать с множеством пользователей одновременно. Известно, что они будут работать в Кей-Альфа и Кей-Ю диапазонах ( K u и K a ).

    А что такое станция на земле?


    По заявлениям самого Маска — это антенна размером не больше коробки от пиццы. И для ее подключения необходимо будет лишь воткнуть ее в розетку и направить в небо!

    То есть, чтобы вы понимали, процесс настройки антенны сегодня не такой простой — я помню как сам это делал несколько лет назад!





    Но давайте вспомним задержку — мы помним, что она будет существенно ниже — но на сколько? Приготовьтесь!

    После реализации первой фазы задержка при связи со спутником составит около трех с половиной миллисекунд.

    3 ms по спутнику — вы только представьте и из любой точки мира!

    Сравните с тем спутниковым интернетом, что есть сейчас. Тут задержка более чем в 100 раз меньше!

    Мы поняли — это будет существенно лучше текущего спутникого интернета, но мыслите дальше: Starlink будет быстрее оптоволоконного интернета на Земле!

    Канал Real Engineering приводит очень классный пример. Для кого важны низкие задержки? Для геймеров? Ничего подобного — для брокеров! У одних риски получить хедшот от пятиклассника, у других слить в трубу сделку на десятки миллионов долларов из-за грёбаного пинга!

    Представьте, что вы сидите в Лондоне и вам надо срочно продать акции на Нью-Йоркской бирже. Конечно же ситуация абсолютно ежедневная для каждого из нас!

    Через Starlink задержка составит 43 мс, а при использовании современного интернета это время составляет около 76 мс. То есть разница в 77%, а это огромное число? хоть мы и говорим о миллисекундах!

    Главное, что за такое уменьшение задержки финансовые рынки мира готовы заплатить очень большие деньги. Если в прошлом, ради ускорения всего на 5 мс был проложен новый оптоволоконный кабель из Великобритании в США стоимостью в 300 миллионов долларов. И это только из Лондона в Нью-Йорк, а ведь есть ещё Гонконг, Сингапур, Токио. Тут уменьшение задержки будет еще больше!

    При этом система надежна: если выходит из строя какой-то один спутник, то информация просто пойдет по другой цепи паутины.

    То есть мало того, что система позволит надежнее и быстрее работать, так она еще и будет доступна из любой точки планеты. Неважно где — в центре Тихого океана или в центре большого города!

    В августе этого года уже появились первые данные пользовательских тестов. Даже обладая только маленькой частью того количества спутников, о которых идет речь, скорости уже отлично позволяют вам загружать видео в Instagram или смотреть видео на YouTube!



    Давайте глянем что там предлагают тестировщикам: $499 — терминал с антенной и встроенным Wi-Fi роутером, $99 — месячная абонентская плата, Скорость: 50-150 Мбит, и задержку до 40 мс с улучшением до 20 мс уже в течении года! Для бета-теста вообще отлично. И понятно, что это еще совсем не финальная цена. Она легко может снизиться, когда проект наберет первичную большую пользовательскую базу! А приложение StarLink уже доступно в Apple Store и Google Play!



    Более того нашлось уже первое применение: SpaceX предоставила пожарным из Вашингтона два наземных терминала системы Starlink, пишет The Verge. Он пригодились для тушения пожаров в лесах, где есть явная нехватка интернета

    Также в будущем система будет полезна при других стихийных бедствиях, например, землетрясениях, когда наземная связь повреждена.



    Но конечно не обходится без критики. Астрономическое сообщество выступило с опасением, что такое количество спутников будут очень сильно влиять на информацию получаемую телескопами на земле.

    И действительно в 2019 году, после запуска первой партии спутников 19 из них в течение 5 минут мешали работе телескопа DECam (Dark Energy Survey), который предназначен для поисков следов темной энергии. В результате инженеры компании выкрутились — придумали, что надо спутники покрывать специальным темным покрытием, которое сделает их как бы невидимыми для телескопов.

    И пока что нет никакой информации о том, например, насколько сильно будет влиять окружение на сигнал, например кроны деревьев, горы, облака. Но по идее, чем больше спутников, тем меньше будут мешать помехи.

    Что касается стоимости для абонентов. Есть только приблизительные цифры и звучат они так. Стоимость тарелки от 100 до 300 долларов и абонентская плата в 80 долларов в месяц.

    Это уже сильно ближе к реальным ценам за интернет — дорого, но явно не 5$ за Мб.

    Но понятно, что с ростом числа абонентов и возможной будущей конкуренции с другими компаниями, эта стоимость явно будет снижаться! А другие компании есть — например компания OneWeb!

    Ну и конечно люди, которые бояться чипирования через 5G вышки, от этого проекта вообще сойдут с ума!

    В общем, система будет улучшаться и совершенствоваться постоянно, но пока что вопросов еще много.

    Давайте немного помечтаем о том, к чему нас приведет такой проект. Только представьте — Интернет везде! В море на кораблях, в небе в самолетах, где угодно! Быстрое, стабильное и качественное соединение. А допустим, если вставлять антенны в крыши автомобилей. Все это делает нас все ближе к полноценной реализации Интернета Вещей!

    А если помечтать и например уменьшить “тарелку”, до размеров антенны в телефоне: это интернет всегда и везде.



    И ведь это не пустые примеры — например, так случилось с GPS в свое время. Ведь первый GPS-приемник был совсем не маленький! А сейчас он уже есть в наручных часах!

    Итого




    Не знаю как вам, но мне очень нравится то, как развиваются современные технологии и без сомнений мы вошли в новую космическую эпоху!

    Кроме того у Илона Маска есть еще один проект — Neurolink, о котором мы тоже собираемся вам рассказать. Это конечно будет про то самое чипирование…
    Droider.Ru
    Company
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 22

      +16
      И это во время цикла уже из 17 статей?
        0
        Спасибо за статью, уже даже хочется самому попробовать
          0

          Как бы ещё купить в наших широтах

          +3
          Уменьшить размеры антенны не удастся, физика против. Первые GPS приёмники были больших размеров не столько из-за антенны, сколько из за использования дискретных радиоэлектронных компонент больших размеров.
          Лет 20 назад наши геодезисты работали с одними из первых специализированных приёмников, антенна и контроллер с накопителем. Габариты антенны с тех пор практически не изменились, контроллер уменьшился от чемодана весом в 15 кг и объёмом в два ящика пива в чебурашках (ёмкость рюкзака проверена на практике) до практически карманного устройства. Меньше его делать нецелесообразно, так как работать в поле будет неудобно.
            0
            Там вроде как они просят полосу на 80+Ггц, в ней возможна меньше антенна если малая скорость устраивает. Ибо полоса там 5Ггц. Но все равно это о размерах не меньше ладони+фундамент.
              0

              Размеры антенн уменьшить удастся. Мы же говорим про потребительский сектор электроники, или нет? Сравните размеры антенны у GPS II Plus и современных приёмников. У них уменьшились габариты из-за увеличения излучаемой мощности спутников и увеличения чувствительности наземных приёмников. Чему, в том числе, способствует и увеличение производительности ПО и железа (фильтрация помех и прочее). Так же как у спутникового радио и телевидения. В тех краях, где раньше надо было иметь антенну диаметром 3 метра, сейчас достаточно 0,4.
              Для затравки. Найдите антенну навигационного (в наши времена многодиапазонного) приёмника внутри среднестатистического телефона.

                0
                АФАР, используемые в Starlink, так радикально уменьшить не удастся. Для формирования направленного луча нужны вполне ощутимые линейные размеры, напрямую связанные с длиной волны. Приёмник и сейчас можно сделать меньше, но ценой расширения диаграммы направленности, а это потянет за собой ухудшение отношения с/ш и т.д.
                Вот при переходе на 80GHz в антенну размером с CDROM я могу поверить, на 3см длине волны — нет.
              +4
              Я конечно понимаю что прошло время когда хабр был техническим ресурсом но… О чем вообще это статья? Разбор простите чего?

              С интернет-спутниками, да и с большинством телекоммуникационных спутников, все примерно также, только они летают еще дальше от Земли на так называемой Геостационарной орбите на высоте около 35 000 километров от поверхности Земли.
              Автор не знает что помимо геостационара существуют и интернет спутники на низкой орбите — Iridium и Orbcomm самые крутые. Причем новое поколение Iridium NEXT конструктивно во многом пересекается со Starlink, правда без таких цифр по задержкам и скоростям.

              Через Starlink задержка составит 43 мс, а при использовании современного интернета это время составляет около 76 мс. То есть разница в 77%, а это огромное число? хоть мы и говорим о миллисекундах!
              И тут же автор показывает скриншоты на которых видно что задержка не 43 мс. Проблема в том что спутниковая группа обеспечивает решение проблемы последней мили но вот от downstream station запрос идет дальше уже по обычной оптике и ему побоку на спутники. То есть преимущества в задержке возникнут в дальнейшем при условии правильного проектирования сети downstream — чего пока не наблюдалось. Вторая проблема — все радиоканалы это системы с общей несущей. И чем больше клиентов в сети и больше утилизация канала — тем меньше результирующая скорость и выше задержка. Собственно если повесить 200 клиентов на одну антенну 802.11ac wave 2 вы никогда 10 мб/с на каждом клиенте не получите.

              При этом система надежна: если выходит из строя какой-то один спутник, то информация просто пойдет по другой цепи паутины.
              Потенциально — сейчас Starlink много чего не умеет.

              А если помечтать и например уменьшить “тарелку”, до размеров антенны в телефоне: это интернет всегда и везде.
              АФАР уменьшить до таких размеров не получится.
                0
                Я в целом с вами согласен, но тут поправлю:
                И тут же автор показывает скриншоты на которых видно что задержка не 43 мс.

                Пока что на спутниках нет меж-спутниковой лазерной коммуникации, вроде как их обещали в последующих версиях. Это во первых, во-вторых 43 мс — чисто теоретический пинг между Лондоном и Нью-Йорком, высчитанный каналом Real Engineering, сами Старлинки такие цифры не озвучивали, если я ничего не пропустил. В реальности не думаю, что прям до 43-х снизят, хоть свет в вакууме и двигается на ~40% быстрее, чем в оптоволокне, поскольку будут ещё задержки и в конечных точках, и на самих спутниках.
                  +1
                  Ну во-первых про пинг в 30 мс вроде писал гендир Starlink. Во-вторых то что кличут пингом в интернете — это непонятная ересь. Для человека гораздо больше скажет термин RTT который встречается куда реже. RTT — это задержка «туда-обратно» до целевого сервера. Пинг — ну, задержка. Куда, в какую сторону, на какой сервер — да черт его знает. Мое предположение что 30 мс — это гарантированная задержка в одну сторону с терминала до спутника и тогда это как раз похоже на правду. Теперь глубже — проблемы спутниковой группы. Скорость сигнала в них на самом деле не главный фактор. Целевая маршрутизация выглядит так — терминал-спутник1… спутникН-наземная станция-маршрутизатор1… маршрутизаторН-целевой сервер. Выводы — 1- преимущества старлинка кончаются после наземной станции и дальше ничем не отличаются от наземной оптики. Второй факт — в Интернете существуют пиринговые точки — IX — на которые грубо говоря приходит много оптических линий от провайдеров и именно там выполняется передача большей части трафика между провайдерами. Закономерно возникает идея — то что наземная точка спутниковой группы должна выходить как можно ближе к пиринговой точке. Отгадайте с трех раз — это сделано? Второе — 43 мс — это теория передачи сигнала по прямой на половину земного шара. А это — реальные данные с загруженной низкоорбитальной спутниковой группы — новый — www.researchgate.net/publication/308806421_In-situ_performance_analysis_of_satellite_communication_in_the_high_north и старше — dodccrp.org/events/10th_ICCRTS/CD/papers/233.pdf О каких простите десятках мс идет речь? Ну и куча дополнений — например гляньте на досуге стоимость МОДЕРНИЗАЦИИ иридиума и стоимость разработки с нуля группы почти на два порядка больше — с наземной инфраструктурой и всем-всем-всем. В общем у меня п всем пунктам огромные вопросы и я не понимаю — то ли я дурак — то ли разработчики систем старого поколения.
                    0
                    По сути верно, но справедливости ради: ping, как и RTT, всегда имеет точку назначения, и результатом его работы является именно этот самый RTT, о чем написано в его выводе, в последней строке:

                    % ping -c 1 8.8.8.8
                    PING 8.8.8.8 (8.8.8.8): 56 data bytes
                    64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=0 ttl=116 time=32.544 ms

                    --- 8.8.8.8 ping statistics ---
                    1 packets transmitted, 1 packets received, 0.0% packet loss
                    round-trip min/avg/max/stddev = 32.544/32.544/32.544/0.000 ms


                    Так что это не непонятная ересь, а просто жаргонный синоним RTT.
                      0
                      А теперь ответьте пожалуйста на два вопроса:
                      1 — куда именно вы здесь пинг послали?
                      2 — расскажите как интерпретировать это mobile.twitter.com/elonmusk/status/1132903914586529793?s=19 Неужели там указывается назначение?
                0
                Беспроводная связь хорошо, но цель плохая. Давайте дадим спекулянтам все лучшее.
                «Для кого важны низкие задержки? Для геймеров? Ничего подобного — для брокеров!»

                Пытался представить, но не смог, наверное я не каждый из нас.
                «Представьте, что вы сидите в Лондоне и вам надо срочно продать акции на Нью-Йоркской бирже. Конечно же ситуация абсолютно ежедневная для каждого из нас!»
                  0

                  по мне так, главное преимущество в доступности такого интернета где угодно. Но с экономической точки зрения, вешать спутники, например, над всем Тихим океаном выходит дороговато

                    0

                    В море огромное количество судов, почему бы не дать им возможность пользоваться интернетом?

                      0

                      суда двигаются по определенным торговым путям, поэтому вешать тысячи спутников над всем океаном, чтобы обслужить сравнительно небольшое количество человек по такой цене — думаю выйдет через чур дорого

                        0
                        www.costacruises.ru/activity-types/service/wifi.html
                        Ответ — низкорбитальная группировка Iridium полного покрытия Земли из 66 спутников которая разорялась раза три — если не подводит память. Действует с 2000-х.
                          0

                          а тут речь про тысячи спутников, которые надо менять с какой-то переодичностью

                            0
                            У меня множество вопросов к проекту старлинка. Зная иридиум — или проектировщики иридиума имбецилы или Маск пиарится куда больше чем следует. Для примера — модернизация Iridium NEXT (75 спутников) + сопутствующие расходы + модернизация готовой наземной инфраструктуры — 2,9 млрд баксов. Starlink — даже считая по минимальным заявлениям 12000 спутников и строительство инфраструктуры с 0 — 10 млрд. На мой взгляд цифры как-то не бьются, хотя Iridium NEXT — спутники которые начали проектироваться в 2010 и особых прорывов в области радио разработок после 2010 я не замечал.
                              0
                              С полгода назад Маск или Шотвелл говорили, что стоимость запуска на Ф9 у них дороже, чем стопка из 60 спутников. Предположу, что себестоимость запуска 30 млн, значит спутник стоит дешевле, чем 500 тыс. Поговаривают, что себестоимость ближе к 20-25 — это в районе 300-400 тыс. ВанВебовские стоят за 1 млн. Иридиум… запуски были на Фалконах, предположительно по 60+, было 8 пусков — примерно 0,5 млрд. (2,9-0,5)/75 = 32 млн 1 спутник. В 100 раз дороже, чем старлинк. Стоимость запуска в 3 раза дороже. Тупая математика, 30 млн пуск и 30 млн (60 Старлинков) = 60 млн 1 пуск => 2900/60 = 48 пусков * 60 = 2880 Старлинков на орбите по цене 75 Иридиумов. Это очень топорная математика, там еще много разных факторов, разные затраты на разработку, софт, наземная инфраструктура. По примерным подсчётам Спейсы уже потратили под 5 млрд. Грубо говоря, им еще нужно 11 пусков для 1-й фазы и полного стартового покрытия… это в районе 0,5 млрд… это только железо. Скорее всего, у них «тарелки» продаются в убыток — это тоже затраты, которые нужно будет как-то покрывать. Но, инет работает, клиенты есть, вопрос только в стабильности и объеме рынка. В настоящее время, у Спейсов куда лучше шансы на жизнь, чем у Иридиума 20 лет назад.
                                0
                                Угу. Допустим. И теперь еще такие же простые вычисления показывают что за пять лет потребуется в среднем больше 800 000 активных пользователей спутниковой группы для самоокупаемости. Это не считая opex если что, скорее всего эту цифру надо умножить на два или три. Что как бы слегка выходит за пределы рынка — мало кто в мире одновременно может платить 100 баксов в месяц за интернет и находится в таких условиях что не может подключиться к интернету/платит больше 100 баксов в месяц.
                                  0
                                  Опять нет тех, кто платит больше и за хуже, или вообще нет. 5 лет одно и тоже.

                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.