Centro de control de red
El centro de control de la red (NCC) proporciona el control de toda la red de comunicaciones por satélite, la coordinación del funcionamiento de las estaciones de puerta de enlace y abonado, el establecimiento de una única hora en la red, la asignación de ranuras de frecuencia en los satélites para la operación (transmisión de datos) de las estaciones de puerta de enlace y abonado, mantenimiento de la facturación, recopilación de datos sobre la transmisión y información recibida, recopilación de datos sobre el estado del sistema.
Dada la importancia crítica de NCC, la red normalmente incluye un NCC primario y un NCC de respaldo que operan en un estado de espera activa.
Figura: Equipo del Network Control Center para una red de satélites en órbita geoestacionaria por Hughes Network Systems (USA).
En esencia, el NCC es un conjunto de servidores conectados por líneas de comunicación de fibra óptica a estaciones de puerta de enlace. La comunicación entre el NCC y las puertas de enlace a través de canales ópticos es muy importante, ya que asegura la transmisión de paquetes de información de NCC a la puerta de enlace con un retraso constante, lo que le permite controlar de manera efectiva el proceso de transmisión de información al satélite y, lo más importante, el proceso de conmutación del satélite de una puerta de enlace a otra, y el terminal entre satélites. El uso de cualquier sistema de comunicación, por ejemplo, celular o inalámbrico, si tienen protocolos que permiten un retardo flotante, es inaceptable aquí.
Según Elon Musk, la red utilizará su propio protocolo patentado, que será más simple que IPv6 y tendrá un tamaño de encabezado pequeño: "" será más simple que IPv6 y tendrá una sobrecarga de paquetes pequeña ". También "definitivamente" será una conexión de igual a igual ". Además, la red utilizará cifrado de tráfico de un extremo a otro:
Ahora prácticamente se desconoce más información sobre la red Starlink NCC.
El complejo NCC también incluye el complejo de mando y control de telemetría de red StarLink.
SpaceX utiliza 4 estaciones (telepuertos), donde se instalan sus propias estaciones de control y recolección de telemetría en banda Ku y Ka.
Estos son Brewster (estado de Washington en los EE. UU.), Cordova (Argentina), Tromsø (Noruega), Avarua (Nueva Zelanda). El canal de telemetría y control de cada satélite puede estar activo hasta 2,5 horas por día (12 minutos por revolución alrededor de la Tierra) en órbita, aunque el tiempo estimado de las sesiones de telemetría es de 60 minutos por día
Parámetros de teletransporte StarLink
Además, Space X ha celebrado un acuerdo con el operador noruego KSAT para utilizar su red mundial que opera en las bandas X y S. Space X podrá utilizar toda la red terrestre de estaciones KSAT en todo el mundo, incluidas Tromsø (Noruega), Svalbard (Noruega). ), Antártida, Singapur, Sudáfrica, Dubai y Mauricio. Esta misma red global se usa ampliamente para vuelos de vehículos de lanzamiento Falcon 9 y la nave espacial Dragon SpaceX. SpaceX también creó su propia estación de seguimiento y monitoreo en el estado de Washington (índice ("RED1"), que debe llevar la carga principal y usar la red KSAT si es necesario.
Las sesiones de comunicación en la banda S o X pueden durar hasta 2.5 horas día (o 10 minutos en cada ciclo), aunque el valor calculado es de 60 minutos al día.
SpaceX también formó una red de estaciones de prueba para probar el servicio en la red StarLink.
Las estaciones de prueba terrestres incluyen seis estaciones terrestres fijas y tres estaciones terrestres móviles. Sus direcciones:
- Sede de SpaceX: Hawthorne, California.
- Sede de Tesla Motors: Fremont, California.
- Centro de pruebas SpaceX: McGregor, TX.
- SpaceX Brownsville: Brownsville, TX
- SpaceX Redmond: Redmond, Washington
- SpaceX Brewster: Brewster, Washington.
- Furgoneta de prueba de banda ancha SpaceX 1: portátil
- SpaceX Broadband Test Van 2: portátil
- SpaceX Broadband Test Van 3: portátil
Se planeó que durante el desarrollo del sistema, los satélites transmitieran solo sobre estas estaciones terrestres (ángulo de elevación de 40 ° a 90 °), lo que corresponde a una sesión que dura aproximadamente 10 minutos cada día.
Cada estación terrestre está equipada con de uno a cuatro conjuntos de antenas en fase y / o antenas parabólicas con las siguientes características
. También se pueden utilizar antenas de control y telemetría en banda Ku para este propósito.
Estaciones de puerta de enlace (puertas de enlace)
Las estaciones de pasarela (pasarelas) proporcionan transmisión de información desde Internet a través de satélite a terminales de abonado. Así, en ausencia de comunicación entre satélites, para el funcionamiento del terminal de abonado, es necesario que al menos una pasarela esté ubicada en el área de cobertura de la señal de satélite a través de la cual el terminal de abonado está funcionando actualmente. Una puerta de enlace puede funcionar con cientos y miles de terminales de abonado. Una puerta de enlace de red Starlink típica tiene 8 antenas, cada una de las cuales puede transmitir información a su propio satélite.
Por lo tanto, una puerta de enlace dentro de la red Starlink debe entenderse como un conjunto de postes de antena separados ubicados en un lugar y que operan en la banda Ka. Por lo general, en la pasarela hay terminales de abonado que sirven con fines de control: verifican qué modulaciones en determinadas condiciones meteorológicas opera la red en un área determinada.
Debajo del radom (la llamada tapa radio transparente) hay algo similar a la siguiente antena:
La puerta de enlace debe tener una fuente de alimentación garantizada y conexión a la red troncal de Internet. Al mismo tiempo, el punto de entrada del suscriptor a Internet no será el nodo de ningún proveedor local más cercano a la puerta de enlace, sino únicamente los servidores propios de SpaceX, en los que se instalará el sistema de facturación, la gestión del tráfico de clientes y el equipo SORM (Sistema de Medidas de Investigación Operativa, el nombre estadounidense de una ley similar sobre la obligación del operador de telecomunicaciones de permitir que la policía vea el tráfico (Ley de Asistencia en Comunicaciones para la Aplicación de la Ley, abreviada CALEA).
Dado que los requisitos del servidor para los servicios anteriores son muy altos, lo más probable es que Starlink tenga 4-5 puntos de entrada a Internet en los Estados Unidos en los nodos más famosos para el intercambio de tráfico (IX) entre ISP. Por cierto, esto agregará algunos milisegundos, y tal vez un par de decenas de ms a la latencia total de la red.
Actualmente, Starlink utiliza antenas parabólicas de 1,5 m de diámetro en las pasarelas en radoms (domos radio-transparentes) de producción propia y con un transmisor de 50 W. Una característica de las antenas parabólicas es que, a diferencia de las antenas de arreglo en fase, pueden operar en ángulos de elevación bajos (la aplicación de SpaceX establece que hasta 5 °).
Aquí están las especificaciones del Gateway (de la presentación de Space X para el regulador de telecomunicaciones japonés)
De la tabla se desprende que el terminal opera en un canal con un ancho de banda (ancho de canal) de 500 MHz, teniendo en cuenta los intervalos de guarda de 480 MHz. Diámetro de la antena 1,47 m, ángulo del haz de la antena 0,5 grados, ganancia máxima de la antena del terminal 49,5 dBi, EIRP máxima es 66,5 dBW.
En combinación con el hecho de que las antenas del satélite para la comunicación con la puerta de enlace también son parabólicas y tienen la capacidad de desviarse en la dirección deseada, esto permite ampliar significativamente el área de trabajo de transmisión de información desde la puerta de enlace al satélite.
Figura: Un mapa de las pasarelas Starlink en los Estados Unidos a mediados de octubre de 2020 que muestra su cobertura teórica en un ángulo de elevación de 5 a 10 grados.
Uno de los problemas que enfrenta SpaceX al implementar una red de puerta de enlace en los Estados Unidos es que en los Estados Unidos, parte de la banda Ka está asignada al servicio UMFUS. Este último acrónimo es el término general utilizado por la FCC para referirse a los servicios innovadores fijos, móviles y de Internet de las cosas (IoT) que utilizan la banda Ka de 27,5-28,35 GHz. Los servicios (o redes) que pueden proporcionar los licenciatarios de UMFUS solo están relacionados con tecnologías celulares fijas y terrestres y el servicio fijo por satélite, es decir, las comunicaciones móviles por satélite (como Starlink) no lo están. Por lo tanto, SpaceX debería buscar en los Estados Unidos áreas con una densidad de población muy baja: no más de 450 personas en un área donde la densidad de radiación (PFD) de las antenas de comunicación por satélite de la puerta de enlace Starlink sea un cierto límite fijo de X (-77.6 dBm / m2 / MHz): allí, según la FCC, el sistema Starlink no podrá interferir con los servicios UMFUS.
Dado que las puertas de enlace requieren una vista abierta del cielo y la capacidad de operar en los 360 grados y con ángulos de elevación mínimos, esta condición complica significativamente el proceso de encontrar una ubicación adecuada para la puerta de enlace.
Las pasarelas incluyen moduladores y demoduladores, que convierten la señal de radio modulada en un flujo de datos digitales y la envían a la red terrestre.
Como se mencionó anteriormente, una sola vez y un retraso fijo en el paso de un paquete entre el NCC y la puerta de enlace juega un papel absolutamente crítico en el sistema Starlink, por lo que colocar las puertas de enlace en objetos en movimiento, incluso a una velocidad mínima (por ejemplo, plataformas flotantes en el océano) puede ser difícil de resolver.
Space X ofrece el siguiente esquema para evitar interferencias con otros satélites en órbita geoestacionaria o baja, a diferencia de la red OneWEB, donde el satélite tuvo que desviarse unos grados de la línea vertical a la Tierra, StarLink sugiere cambiar a otro Gateway. Aquí hay un diagrama de un documento enviado por Space X a un regulador japonés.
Línea de puntos roja "El haz no se utiliza, ya que existe la posibilidad de interferencia con otros satélites". Línea punteada verde "Se puede arreglar la viga".
Por lo tanto, Space X eligió la opción de un número excesivo de puertas de enlace terrestres para poder seleccionar entre varias puertas de enlace para cada satélite StarLink, también impone al Centro de Gestión de Red la necesidad de calcular constantemente la posición relativa de cada satélite StarLink en relación con los satélites en la OSG, y lo más difícil todos los satélites de otros operadores, que se desplegarán en otras órbitas y operarán en las bandas de frecuencia seleccionadas. Cómo el sistema StarLink hará frente a esta tarea en el futuro, si miles de satélites Kuiper, OneWEB, TeleSat LEO, sistemas similares chinos, así como otros sistemas que utilizan las bandas Ku y Ka se lanzan en el no OSG, es difícil de evaluar ahora, pero la tarea planteada parece muy ambiciosa.
La primera información sobre la ubicación de las puertas de enlace de Starlink fuera de los Estados Unidos continentales apareció en octubre de 2020. Por el momento, la subsidiaria australiana de Space X - Australia PTY LTD ha solicitado al regulador australiano ASMA la colocación de 4 Gateways, todos ellos planeados a lo largo de la costa sur de Australia (a lo largo del paralelo de 30..40 grados de latitud sur).
Materiales anteriores:
- Todo sobre el proyecto de Internet por satélite de Starlink. Parte 1. Nacimiento del proyecto
- Todo sobre el proyecto de Internet por satélite de Starlink. Parte 2. Red Starlink