?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry Share Next Entry
Starlink от Элона Маска и Space X и их конкуренты. Проблемы общие и индивидуальные
VSAT
vsatman888
В связи с успешным Спейс Х    2 тестовых ИСЗ будущей системы спутниковой широкополосной связи StarLink проявился всеобщий интерес и хайп к данной теме. Даже ЖЖ Блондинки  посвятили посты столь актуальной теме.
С другой стороны в мае 2018 года исполнится 25 лет, как я занимаюсь спутниковой связью (точнее бизнесом в спутниковой связи) и вроде бы даже несколько в этом преуспел и некоторые совсем неглупые люди считают меня экспертом в этой непростой области.
В связи с этим возникла в голове идея изложить  проблемы, связанные с проектом Элона Маска и его конкурентов в  подробном формате, ибо тематика Спутниковой связи  затрагивает не только технические,  но и правовые, политические и социальные вопросы.

Итак часть 1. Правовые вопросы создания сети спутниковой связи.

Для передачи сигнала в спутниковой связи, равно как и в других беспроводных (или радио системах) используется частотный ресурс.
Частотный ресурс является уникальным природным ресурсом  как, например, вода или леса или залежи нефти, то есть национальным богатством.  И в рамках одного государства он может регулироваться тем или иным образом. Весь частотный ресурс, который может быть использован в России описан  в Таблице распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации. В ней определено на каких частотах должна работать сотовая связь, аэронавигация, любительские КВ станции, или  система микроплатежей для банковских карт. Таблицу можно посмотреть здесь . Например там указано, что частоты 13360 - 13410 кГц можно использовать как в целях РадиоАстрономии так и для фиксированной службы спутниковой связи ..( и тогда эти 2 службы не должны мешать друг другу)
В целом, эти Таблицы у разных государств могут немного отличаться и существуют на уровне Международного Союза Электросвязи он же ITU (этакой ООН у связистов) несколько районов , в каждом из которых Таблицы практически идентичны. Россия входит в район 1 куда входит Европа и Африка. Азия и Австралия это район 3, а Америки Северная и Южная Район 2.

Общая Координация частотных служб и планов необходима так как радиоизлучение не имеет границ, и источники излучения, расположенные на границе могут начать мешать друг другу, представим, что с одной стороны у Вас стоит базовая станция, а с другой РЛС ближнего привода Аэропорта. Они будут мешать друг другу и ничего хорошего от этого не получиться. В каждой стране есть государственный орган, который на национальном уровне отвечает за распределение частотного спектра между различными  службами/сервисами. В России распределением частотного ресурса занимается ГКРЧ Государственная Комиссия по Радиочастотам (в нее входят представители госорганов МинОбороны ФСБ, ФСО, Минсвязь, Минтранспорта, и тд). Ее глава обычно Министр связи. В США этим же занимается FCC Федеральная Комиссия по связи.

Отметим так же, что Каждая страна сама решает какую часть частотного спектра она будет использовать в целях обороны, а какую отдаст для использования бизнеса. При этом часть частотного ресурса может быть совместной, где для использования его коммерсантами надо спрашивать военных из за того, что радиоустройства помимо полезного сигнала на рабочей частоте могут иметь побочные сигналы меньшей амплитуды, а других частотах и мешать другим пользователям. Сейчас в России гражданский спектр занимает где то 10% частотного ресурса, правительственный 20% и остальное смешанный..

Согласование  частотных служб у разных государств особенно важно для производителей оборудования, чтобы приборы одного и того же назначения, можно было поставлять в разные страны, или чтобы Ваш мобильный телефон работал не только дома..

Помимо национального частотного ресурса, который используется в пределах одного государства есть еще одна его разновидность орбитально-частотный ресурс, который используется для связи искусственными спутниками Земли в Космосе. Самый известный его вид спутниковая связь с использованием Геостационарной орбиты на высоте 36000 км над экватором. Подробнее о ГСО можно почитать тут: Кратко: Спутник на данной орбите неподвижен относительно Земли и может быть использован как ретранслятор (то есть отражатель сигнала, посланного из одной точки Земли на большую часть Земной поверхности (=зону покрытия), которая может охватывать до 1/3 всей земной поверхности. 
Спутники, использующие одни и те же частоты, не могут находиться между собой ближе чем на расстоянии эквивалентном 2 градусам, то есть на ГСО ВЫ не можете установить более 180 ИСЗ, работающих на одних и тех же частотах  на одной и той же части поверхности (районе) Земли. То есть частотный ресурс ГСО (равно как и всех других орбит – ОГРАНИЧЕН и является достоянием всего человечества.) Именно распределением между государствами этого общечеловеческого ресурса и занимается МСЭ (ITU). Суверенные права каждого государства на самостоятельное регулирование радиочастотного спектра на своей территории закреплены нормами международного права. Согласно Уставу Международного союза электросвязи радиочастоты и орбитальные позиции спутников являются ограниченными естественными (природными) ресурсами, которые должны использоваться “рационально, эффективно и экономно», чтобы обеспечить справедливый доступ к этим орбитам и частотам разным странам или группам стран”

Согласно выработанным МСЭ правилам, каждая страна, желающая запустить связной  ИСЗ, использующий какой либо частотный спектр должна подать заявку в ITU и скоординировать те частоты (частотный ресурс), которые она хочет использовать с владельцами соседних аппаратов/систем. На заре космической эры, когда возможностью запуска и использования ИСЗ обладали считанные страны, даже появился бизнес по сквоттингу на ГСО, когда Королевство Тонга забронировало для себя несколько выгодных позиций на ГСО, а потом сдало их в аренду коммерческим компаниям типа Интелсата.

Теперь рассмотрим порядок получения частотного спектра коммерсантами для создания спутниковой системы связи.

Шаг один Вы должны получить разрешение на создание  и использование Вашей системы связи на территории Вашего собственного государства , то есть в США FCC должна согласиться , что частотный спектр  от ХХ до YY Мегагерц будет использоваться для спутниковой связи с использованием  ИСЗ. Если такое разрешение есть, Вы сможете в будущем производить или импортировать спутниковые станции, которые будут принимать сигнал на этих частотах, организовывать услуги спутниковой связи (например , широкополосный доступ в Интернет) и продавать эти услуги на территории данной страны .. После получения национального разрешения  ГКРЧ (или FCC) подаст заявку на Вашу систему в МСЭ (ITU), который начнет координацию заявленных Вами частот по всему миру с другими спутниковыми Операторами.  По сути Координация в МСЭ (ITU) определит порядок работы Вашей системы в мире и в худшем варианте Вы не получите Координацию и не сможете использовать свою сеть нигде, кроме как на территории Вашей собственной страны.
Координацию надо проводить со всеми спутниковыми Операторами с которыми у Вас возможны проблемы с электромагнитной совместимостью (работой на одних и тех же частотах) в одной и той же точки Земли или космического пространства.. Например, Индия и Китай крайне жестко защищают свой рынок и получить право на использование  ненациональных ИСЗ (скоординировать свои ИСЗ с индийскими или китайскими) на их территории практически невозможно. Россия здесь гораздо более либеральна и у нас скоординированы (получили разрешение работать многие спутниковые системы, например Иридиум, Интелсат, Турайя, Евтелсат и тд). Особенности допуска иностранных ИСЗ к национальному рынку описаны здесь.

Теперь поясним, что это все значит для Элона Маска/Sраce X и/или его конкурентов в создании систем спутниковой связи на низко и/или средних орбитах.
Как сказано выше первый шаг для любого Оператора будущей спутниковой сети это подать свою заявку в национальный регулятор и получив там одобрение  на создание такой системы (и ограничения, если регулятор решит , что данная система как то вступает с конфликт по электромагнитной совместимости с существующими в стране системами, через него подать заявку в МСЭ (ITU). В отличие от Маска его первые конкуренты юридически зарегистрированы не в США (Телесат в Канаде, OneWEb в оффшоре Британские Нормандские Острова это для МСЭ юрисдикция Великобритании) и подача заявки в МСЭ это дело национальных администраций связи, причем Телесат судя по всему вообще тут оказался первым, вот  стейтмент с правительственного сайта Канады от декабря 2015 года , в котором указано, что заявка Телесат правительством Канады одобрена и на систему  Телесат LEO его создатель должен отправить заявку и начать координацию в ITU в январе 2016 года. То есть практически за 5 лет до даты пуска первых ИСЗ..

OneWEb использовал заявку на частотный ресурс, поданную очень давно компанией SkyBridge, которая разорилась, но была выкуплена OneWEb «By June 2014, WorldVu (which would later be renamed OneWeb) had acquired the satellite spectrum that was formerly owned by SkyBridge, a company that went bankrupt in 2000[5] in an attempt to offer broadband Internet services via satellite» Это из Вики...

После подачи заявки в МСЭ начинается координация ее с владельцами других систем связи – прежде всего на геостационарной орбите. Об этом еще одна и долгая история, но об этом позже..
Второй (не менее важный шаг для любого разумного коммерческого Оператора - обеспечить системе выход на рынок США (крупнейший в мире !! по некоторым оценкам  до 15% Американцев никогда не будут жить в домах, подключенных по оптике (ВОЛС), и для них единственным решением будет именно спутниковый интернет на НГСО, у которого нет главной проблемы нынешнего спутникового Интернета от ИСХ от ГСО – спутниковой задержки которая сейчас составляет от 600 до 900 миллисекунд, делая невозможным работу ряда приложений и компьютерных игр, например,  всяких шутеров) и возможность оказания здесь услуг/зарабатывания денег) . Для этого Необходимо получить одобрение /разрешение национального регулятора FCC на создание такой сети и выделении ей частотного ресурса  на территории США . Это Разрешение даcт право в будущем использовать эту систему связи на территории США, производить и использовать спутниковые станции для этой системы и получать деньги за эти услуги.

То есть нет Разрешения FCC – по сути нет доступа на рынок США, практически нет шансов на коммерческий успех всего проекта. Пока на данном этапе разрешение FCC получили уже как минимум 3 системы это OneWEB, система канадской компании Телесат и небольшой норвежский проект Space Norway.Например, OneWeB (юридически это британская компания) смогла убедить ФСС выдать ей лицензию на право работы /использования чвстотного ресурса в США, на систему из 720 ИСЗ только в июне 2017 года (!!!!)

Через 4 месяца ФСС выдало разрешение Канадской ТЕлесат на ее вариант низкоорбитальной системы  Отметим, что проект Телесата гораздо скромнее всего 117 ИСЗ.

Отметим, что паралельно ФСС выдало разрешение и небольшой норвежской компании на группировку из 2 ИСЗ на эллиптической орбите (видимо аналогичном российскому проекту Экспресс РВ), но в силу скромности своих аппетитов норвежцы явно не глобальный игрок.
Более интересно следующее – выдаче разрешения для Телесата пытался помешать ViaSat владелец и оператор  системы спутниковой связи на Геостационарных ИСЗ ViaSat-1 (давно и успешно работает в США, ViaSat-2 запущен и начал работу и глобальной сети из трех ИСЗ ViaSat-3 которую планируется запустить в 20-х годах. Т.е. начались уже коммерческие разборки за будущий рынок.

Интересная деталь в сентябре 2017 года FCC утвердил новые правила, по которым должны соответствовать  аппликанты, для OneWeb это значит, что закон имеет обратную силу. В первую очередь это требование минимум 50% развертывания заявленной системы в течение 6 лет. Цель этого проста избежать того, что кто либо получив разрешение на создание системы/развертывание сотен ИСЗ запустит пару тройку спутников и заблокирует весь выделенный ему ресурс, не дав возможности его использовать своим конкурентам.
Отметим так же, что компании всерьез пытаются помешать конкурентам на административном уровне, например , OneWeb требует, чтобы  у Telesat LEO должна быть 125-километровая буферная зона, отделяющая Telesat LEO от других созвездий NGSO.
Но ситуация с системой  Starlink от  Space X более запутанная, формального одобрения от ФСС до сих пор еще нет, хотя несколько дней назад ее председатель заявил
«После тщательного рассмотрения заявления (Starlink от  Space X) нашими специалистами …, я попросил моих коллег присоединиться ко мне в поддержке этого приложения и перейти к раскрытию возможностей спутниковых систем для обеспечения высокоскоростного Интернета для американцев, живущих в сельской местности», - сказал Пай о предложения SpaceX. “If adopted, it would be the first approval given to an American-based company to provide broadband services using a new generation of low-Earth orbit satellite technologies.” «Если это будет принято, это будет первое одобрение американской компании по предоставлению широкополосных услуг с использованием нового поколения спутниковых технологий с низкой околоземной орбитой».

Итак, мы имеем следующую нетривиальную ситуацию. Как минимум 2 компании не только начали координацию в МСЭ/ITU и получили там приоритет для своих заявок :
Первым по утверждениям самого Телесат это удалось ему для своей системы TeleSat LEO заявка от администрации связи Канады, направленная в МСЭ была одобрена и МСЭ выделил 3,5 ГГц (!!!! По сути это и весь частотный ресурс КА диапазон, разрешенный для использования ) спектра в Ка диапазоне (https://www.telesat.com/news-events/telesat-procures-two-prototype-satellites-global-ka-band-low-earth-orbit-constellation ), причем Телесат LEO получил приоритет на этот диапазон. (=Telesat has secured priority rights to certain Ka-band spectrum in non-geostationary orbits (NGSO) at the International Telecommunications Union (ITU) to operate such a constellation.).

Однако, OneWeb получил приоритет на 7 Гигагерц (по сути это теже 3,5 ГГц, но с учетом того, что есть 2 поляризации вертикальная и горизонтальная использовать можно полосу общей шириной 7 ГГц) в Ка диапазоне еще в 1998 году (!!!)

В любом случае, мы имеем сейчас 2 компании , которые уже имеют право на координацию в МСЭ с другими системами и основываясь на международнопризнанном принципе «кто первым встал, того и тапки», (“first-come, first-served”перед Space X  вырисовывается следующая невеселая дилемма, описанная в Решении FCC от 21 сентября 2017 года, растолкованная вот здесь

53. Geographic Area. SpaceX and SES/O3b ask that we clarify the geographic scope of our NGSO FSS sharing method as it relates to non-U.S.-licensed satellite systems granted U.S. market access. While SpaceX argues that it should govern such operations worldwide, a grant of market access typically considers radiofrequency operations only within the United States. Sharing between systems of different administrations internationally is subject to coordination under Article 9 of the ITU Radio Regulations. We believe this international regime is the appropriate forum to consider NGSO FSS radiofrequency operations that fall outside the scope of a grant of U.S. market access. Because ITU coordination procedures do not apply between two U.S. systems, our coordination trigger of ΔT/T of 6 percent will govern such operations both within and outside the United States.
Кратко, это звучит так. За пределами США  Спейс Х должна разбираться с OneWeb и Телесат  LEO по правилам МСЭ, то есть НЕ МЕШАТЬ им, ибо они пришли (= подали свои заявки) первыми.. (сдается мне, единственный способ не мешать этим компаниям просто выключfть свои ИСЗ за пределами Штатов или договариваться с отдельными странами о получении национальных прав на оказание услуг связи).
Собственно в США  FCC решило  по справедливости – ВСЕ желающие работать Операторы ИСЗ На НГСО /использовать частотный ресурс должны его поделить (то ли по братски, то ли по справедливости) независимо от того, являются они американскими или зарубежными компаниями..
Автор Блога, язвительно прокомментировал это «Space X надо бы поискать другой бизнес , помимо пусковых услуг, чтобы оправдать оценку компании в 21 млрд…»…  Но хотел бы подсластить горькую пилюлю фанатам Элона Маска и Space X ситуация с координацией частотного ресурса с другими Операторами ИСЗ в мире и для OneWeb и Telesat LEO в мире выглядит совсем не радужной , но об этом в следующий раз..

  • 1
Я вот в свое время нашел ещё одну значимую проблему - для того, что бы зарабатывать у этих систем должны быть десятки миллионов абонентов, однако возникает проблема очень больших подспутниковых зон, по несколько сот тысяч квадратных км. Получается, что если абонентов много, то один спутник будет их видеть десятки, а то и сотни тысяч одновременно. При этом общая пропускная способность КА не превысить 20 ГБит, как не выеживайся (ну разве что с освоением диапазона V какие-то перспективы появятся). Делим одно на другое и получаем 1 мегабит, а то и хуже. И сколько же за это готовы платить жители домов без оптики?

спасибо, что прочли

и теперь ответы :-)
1)//проблема очень больших подспутниковых зон, по несколько сот тысяч квадратных км. Получается, что если абонентов много, то один спутник будет их видеть десятки, а то и сотни тысяч одновременно. При этом общая пропускная способность КА не превысить 20 ГБит,

Этой проблемы сейчас после появления ИСЗ типа HTS High Throughput Satellite нет, вот как выделит его зона покрытия
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:KA-SAT_spot_beams_coverage.jpg?uselang=ru
Здесь используется следующий прием диапазон 3,5 ГГц делится на 2 части А и Б и мы с учетом 2 поляризаций вертикальной В и горизонтальной Г получаем 4 варианта частот АГ, АВ, БВ и БГ , которые можно расположить на Земле без пересечения.. В каждом луче ВЫ имеете 1,75 ГГц, или условно до 3 Гигабит скорости передачи данных.

2. ///не превысить 20 ГБит, как не выеживайся (ну разве что с освоением диапазона V какие-то перспективы появятся). Делим одно на другое и получаем 1 мегабит, а то и хуже.
Это очень популярное заблуждение даже среди связистов :-). Скорость для спутника это не проблема, уже сейчас в России абонент имеет скорости 12 Мбит за 1000 рублей см. https://www.astrainternet.ru/tariffs/personal/
Проблема это Трафик. Если даже Вы потребляете в месяц 60 Гигабайт трафика (это ОЧЕНЬ МНОГО для обычного пользователя), то средняя загрузка сети Оператора от Вас это всего лишь 0,2 Мбит в месяц..

Re: спасибо, что прочли

1. Я понимаю, что спектр будет многократно переиспользован с пространственным разделением лучей, но при этом самого спектра вряд ли больше 500 МГц, как я думаю: во-первых нам надо иметь и даунлинк и аплинк (пускай даже в пропорции 1/10) во-вторых нам надо иметь гейты на земле и до них тоже выделять спектр, в-третих, как вы отметили, надо будет согласовать использование спектра, например, с ГСО-операторами, т.е. там, где тарелки смотрят на ГСО Ka и Ku спектры очень прилично забиты, и что там останется НОО-операторам до 45 широты (севернее и южнее НОО-спутник уже пространственно отойдет от ГСО-спутников для наземного приемника) - еще большой вопрос.

Исходя из 500 мегагерц (которые, кстати, указаны в спеках спутников OneWEB, где-то я видел) и символьной скорости 1 ГБит я прикинул возможности по пространственному разделению на Ka диапазоне исходя из возможных размеров отражателей и рупоров и получил 20 зон и 20 Гбит на спутник. Возможно, можно и круче.

Идея с поляризационным делением для подвижных абонентов мне кажется порочной, кстати. Хорошо работает, когда канал приемник-передатчик проходит в пустом пространстве, а вот когда будет многолучевое отражение - работать не будет. Хотя может, это решается постобработкой, не в курсе, куда там мысль с MIMO ускакала за последние 10 лет.

>Это очень популярное заблуждение даже среди связистов :-).

Ну, я в курсе формул Эрланга... просто представьте, что будет, если операторы типа Starlink начнут набирать абонентов в агломерациях - а это нужно, если SpaceX реально хочет по 30 млрд баксов зарабатывать в год спутниковой связью. Тогда на один спутник может смотреть миллион абонентов, и тут никакой Эрланг, имхо, не спасет.

Re: спасибо, что прочли

Если OneWEb сможет обеспечить 20 Гбит на 1 ИСЗ это будет очень достойно ибо для небольшого ИСЗ эта пропускная способность практически соответствует нынешним 10 лучам в кА Российского Экспресс АМ5.

что касается "СтарЛинк , инет в Агломерациях и 30 млрд Долларов в год", то это чистой воды Элон Маск :-) или его маркетологи..

В агломерациях спутниковый интернет не нужен , от слова совсем.. Весь смысл спутникового ШПД это придти туда, где нет ВОЛС..
и здесь у меня ровно такой же скепсис, как у Вас .. попробую в новых частях его обосновать подробнее...

в общем, пока только тестируют технологии
по мне так длинный пинг и высокая стоимость, размеры и энергоемкость для конечных устройств все перекрывает.
Ладно частоты - а как платить в разных странах - законы всюду разные... В общем, если сначала для Штатов сделают - посмотрим, что получится. Выглядит сомнительно пока.

// как платить в разных странах - законы всюду разные...
в небольших странах без амбиций надо будет платить по кредитке или через местного агента который будет выдавать код доступа в обмен на связку бананов или местные тугрики ..
а вот в более менее крупных странах потребуют терминации всего трафика на ее территории , в РФ это называется СОРМ Система Оперативно Разыскных мероприятий , требуют гарантии прослушки а сейчас и запрета доступа к неправильным сайтам.. без СОРМ Вы не имеете продавать услуги связи в РФ.. и большинстве стран примерно так же.. Любое гос -во хочет контролировать своих граждан..

2. Система автоматически заработает сразу по всему миру , но возможно продавать услуги будут только там где договорятся с местным правительством..

Re: 2 ответа

думаю запустят над Америкой десяток спутников ради тех 15%, не покрытых оптикой, и затянут лет на 5-10 все это дело. А там либо султан, либо ишак либо Маск...

тут FCC им уже прикрыл лавочку, внесено требование
см. выше// В первую очередь это требование минимум 50% развертывания заявленной системы в течение 6 лет. Цель этого проста избежать того, что кто либо получив разрешение на создание системы/развертывание сотен ИСЗ запустит пару тройку спутников и заблокирует весь выделенный ему ресурс, не дав возможности его использовать своим конкурентам.

плюс если будет менее 75..80% ИСЗ от запланированного, то будут дыры в покрытии и народ вообще этим пользоваться не будет (так в 2000е работал Глобал Стар)

я человек от этого дела далекий, но вижу:
1. Количество спутников
2. Коли-во ракет - средства доставки
3. Наземная инфраструктура для координации всего этого добра
4. Технические проблемы вроде длиннго пинга и большого кол-ва юзеров в городах
5. Орг.проблемы типа частот и законодательств для оплаты

Сможет ли Маск на волне славы собрать достаточно денег, что бы превозмочь эти вопросы? И за какой срок...?

у меня кроме этих, есть и еще и свои вопросы.. и не только у меня...

Но есть такие люди: МаскоФилы и похоже они ВЕРЯТ!

  • 1