提要速览:

本文介绍了Starlink星座参数,含Starlink的“用户数量”、“轨道高度”、“工作频段”、“传输延时”、“传输速率”、“收费标准”、“历史型号、卫星版本”,以及“Starlink与地面5G网络的带宽、时延对比”等基础数据及指标。

一、星座背景

Starlink是由SpaceX运营的卫星互联网星座,为 36 个国家/地区提供卫星互联网接入覆盖,其目标是覆盖全球。SpaceX 于 2019 年开始发射 Starlink 卫星。

  • 截至 2022 年 7 月,Starlink 由 2,700 多颗在低地球轨道(LEO)上量产的小型卫星组成,这些卫星与指定的地面收发器进行通信。
  • 截至 2022 年 2 月,SpaceX 宣布 Starlink 已拥有 250,000 名订户, 2022 年 5 月向 FCC 提交的一份文件报告称其订户已超过 400,000 名。
  • 截至 2022 年 6 月,Starlink 为超过 500,000 名用户提供互联网访问。

Starlink的用户群的数量发展如下表所示:

卫星星座介绍及系统参数:Starlink星座-编程知识网

二、星座参数

1)轨道高度: 550 公里

2)工作频段: Ku 和 Ka 波段

3)星间链路: 早期的卫星(2020年以前)是在没有激光链路的情况下发射的。星间激光链路已于 2020 年底成功测试,因此,2020年后发射的 Starlink 卫星才有激光链路。

4)传输延时:

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通过地球同步卫星的互联网流量的最小理论往返延迟至少为 477 毫秒(between user and ground gateway),但实际上,现有GEO卫星的延迟为 600 毫秒或更多。Starlink 卫星在地球静止轨道高度的1 ⁄ 105至1 ⁄ 30处运行,因此,最小理论往返延时约 14 ms ,但实测最小延时约 25 ms 至 35 ms(说明:“25 ms 至 35 ms” 的数据摘自维基百科,图中所画的 14 ms 不包含地面站中转耗时),该时延与现有的电缆和光纤网络相当。该系统将使用声称“比IPv6更简单”的点对点协议,它还将在本地包含端到端加密。

5)传输速率及收费标准:

  • 地面普通用户: 2020年10月,SpaceX在美国推出了一项名为“Better Than Nothing Beta”的付费测试服务,购买用户终端需499美元,且每个月的服务费需110美元,预计服务“50 Mbps至150 Mbps,延迟从20 ms至40 ms以上”。从 2021 年 1 月起,付费测试服务扩展到其他大陆,首先是英国。
  • 地面高性能用户: SpaceX 宣布了Starlink Business,这是该服务的更高性能版本。它提供更大的高性能天线,列出的速度在 150 Mbps 到 500 Mbps 之间,天线成本为 2500 美元,每月服务费为 500 美元
  • 海上用户: 此外,马斯克旗下SpaceX正式推出了全新的移动服务Starlink Maritime,为全球船舶提供星链(Starlink)卫星互联网服务。SpaceX表示,包括商船、海上钻井平台、游艇都可以用Starlink Maritime。根据SpaceX的说法,海洋版卫星终端机官方售价10000美元,内含两支高功率天线。月费要价5000美元。在开通了该业务后,用户可以享受最高350Mbps的下载速度,并且所安装的天线还能在遇到恶劣天气的情况下,依旧保持稳定的网络传输。另外,Starlink Maritime 事实上暂时无法真正做到全球海洋覆盖,而是仅限美国本土(不包括阿拉斯加)近海、欧洲(不包括挪威、瑞典、芬兰)近海、澳洲南部近海、新西兰近海及巴西的近海,这应该是因为目前 Starlink 的运作模式其实是在终端机与地面接收站之间转送资料,因此离岸太远,超出地面接收站的范围,就无法使用。Starlink 预计在 2022 年第四季和明年都会持续扩大 Starlink Maritime 的覆盖服务范围。

6)海洋服务详情介绍:

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如上图为Starlink官网公开显示的Starlink海上服务范围,浅色为已覆盖的区域,深色为2022年底甚至今后更久将要提供的服务区域。目前Starlink公开提供海上连线服务的海域范围仅限于,北美、欧洲、澳洲及南美地区的海岸及海域,上述区域已经可以使用Starlink海上服务,其他地区要等到今年第4季或更久之后才会提供服务。除了海上外,Starlink也开始提供机上连线的服务,与多家美国的航空公司合作。累计至今,Starlink发射2790颗低轨卫星,提供信号给36个国家。希望在5年内网络范围可以遍布全球。

三、卫星版本

1)v0.9(测试)

2019 年 5 月发射的 60 颗星链 v0.9 卫星具有以下特点:

具有多个高通量天线和单个太阳能阵列的平板设计
质量:227 公斤(500 磅)
使用氪作为反应质量的霍尔效应推进器,用于在轨位置调整、高度维持和脱轨
用于精确定位的星轨导航系统
能够使用国防部提供的碎片数据自主避免碰撞
海拔 550 公里(340 英里)
“这种设计的所有组件中的 95% 将在每颗卫星生命周期结束时迅速在地球大气层中燃烧”。

2)v1.0(操作)

自 2019 年 11 月发射的 Starlink v1.0 卫星具有以下附加特性:

在每颗卫星寿命结束时,这种设计的所有组件 100% 将在地球大气层中完全消亡或燃烧。
增加了K a波段
质量:260 公斤(570 磅)
其中一个编号为 1130 的名为 DarkSat 的卫星使用特殊涂层降低了反照率,但由于热问题和红外反射率,该方法被放弃了。
自 2020 年 8 月第九次发射以来发射的所有卫星都有遮阳板,以阻挡阳光从卫星的某些部分反射,以进一步降低其反照率。

3)v1.5(操作)

自 2021 年 1 月 24 日发射的 Starlink v1.5 卫星具有以下附加特性:

用于卫星间通信的激光器
质量:~295 千克(650 磅)
从 2021 年 9 月起发射的卫星上移除了挡住阳光的遮阳板。

4)v2.0(计划中)

SpaceX 正准备在 2021 年初之前生产 Starlink v2.0 卫星。 Starlink v2.0 卫星在通信带宽方面将“比 v1.0 能力强几乎一个数量级” 。SpaceX 希望在 2022 年开始发射 Starlink v2.0。但是,它们需要在Starship上发射,因为它们太大而无法装入Falcon 9整流罩内。 Starlink v2.0 比 Starlink v1 卫星更大更重。
用于卫星间通信的激光器
质量:~1,250 千克(2,760 磅)
长度:~7 m (23 ft) [224]
进一步改进以降低其亮度,包括使用介电镜膜。

四、Starlink与5G对比

1)延时对比

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2)带宽对比

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虽然,以Starlink为代表的卫星互联网的应用前景十分宽广,但其服务能力相比地面5G网络仍存在差距。值得一提的是,卫星网络的核心优势是低成本的全球覆盖,而非低延时、大带宽的服务能力

参考文献:Starlink-Wikipedia