Terminal de abonado
Un terminal de abonado es una estación individual instalada en una instalación estacionaria (casa) y diseñada para servir a un abonado (cuenta). Es decir, todas las personas que viven en la casa pueden usar Internet, que se distribuye a través de Wi-Fi, pero esta será una sola factura. Y la probabilidad de que SpaceX organice el acceso grupal o varias cuentas a una terminal en un futuro cercano, la calculo como muy baja.
En 2016, en los documentos enviados por Space X a la FCC (ver apps.fcc.gov/els/GetAtt.html?id=197812&x= ) se declararon 5 tipos de terminales de suscriptor. En la siguiente tabla, estos son los modelos A, B, C, D. E
Las primeras 2 columnas se refieren a estaciones terrenas para tareas de control y monitoreo de satélites, y las últimas cinco son terminales de abonado.
Hoy se conoce el diseño del modelo ES-A. El modelo ES-B, a juzgar por la magnitud del ángulo del haz, debería haber tenido un diámetro de antena más grande, y quizás debido a su tamaño más grande en relación con el modelo A con un diámetro de antena de 48 cm, se consideró inadecuado para el mercado de consumo masivo y posiblemente de mayor costo. El modelo B puede tener un tamaño que coincida con las antenas planas de arreglo en fase que se encuentran en el satélite StarLink. Los modelos con antenas parabólicas aún no se han presentado al público y pueden desarrollarse más adelante.
Como podemos ver en la red StarLink, el terminal de abonado puede trabajar con canales de bajada de 5 anchos nominales de 15.30.60, 120 y 240 MHz, permitiendo transmitir 15.30, 60, 120 y 240 Mega-símbolos, respectivamente.
Parámetros técnicos del terminal de abonado: según la aplicación Space X enviada al regulador japonés en 2020, los principales parámetros del terminal no han cambiado desde la primera aplicación a la FCC en 2016:
Es decir, el diámetro exterior de la antena es de 55 cm, su ganancia G / T es de 9 dB / K, velocidades máximas: 350 Mbit desde Internet y 130 Mbit desde el terminal a Internet. De la tabla se desprende que el terminal opera en un canal (inroute) con un ancho de banda (ancho de canal) de 60 MHz. Diámetro efectivo de la antena 48 cm, ángulo del haz de la antena 2,8 grados, ganancia máxima de la antena del terminal 34,6 dBi, EIRP máxima (EIRP) es 38,2 dBW.
La potencia del transmisor del terminal de abonado cambia dependiendo de su inclinación con respecto a la línea al cenit. En el caso de que el haz de la antena se dirija al cenit, la potencia entregada a la antena es de 0,76 W, con una desviación máxima de la vertical de 4,06 W. La limitación aquí está establecida por los estándares sanitarios de EE. UU. Para la densidad de flujo de radio, donde los parámetros del terminal Space X son solo un 1% más bajos que el nivel permitido para una instalación que no requiere la participación de instaladores profesionales.
Así, podemos concluir que la eficiencia espectral de recibir un terminal de abonado a 240 MHz es bastante baja, el ancho del canal se transmite a través de él no más de 350 Mbit, es decir, 1,5 bits / hertz. Lo más probable es que esto se deba al pequeño diámetro de la propia antena y a la utilización inherente de área baja de las antenas en fase.
Además, como se muestra arriba, en una de las cartas de SpaceX, se proporcionó la siguiente tabla:
Los datos de modulación, especialmente en el enlace espacio-Tierra, probablemente se den "con optimismo", porque 64QAM son 6 bits por símbolo, y no 1,5, que caracterizan la versión actual del terminal de abonado, pero los datos sobre el patrón de antena ( especialmente instalados en un satélite) son muy útiles para comprender cómo funcionará la red Starlink.
El terminal de abonado consta de dos partes. Antena con un diámetro de 48 cm con arreglo en fase, que se instala fuera de la casa para tener la vista más abierta del cielo en todos los 360 grados:
La foto muestra una de las primeras versiones del terminal de abonado StarLink.La
antena se conecta a la fuente de alimentación mediante un cable con conector Ethernet, que también sirve como cable de alimentación (tecnología PoE, power over Ethernet).
Aquí hay una foto del terminal del 1 de noviembre de 2020, cuando comenzaron las pruebas beta públicas.
Al parecer, la antena tiene un revestimiento plástico externo como una carcasa, una foto de la terminal ubicada en el sitio de prueba de Boca Chica en Texas apareció en la red el 12 de octubre, donde esta carcasa no podía soportar las condiciones climáticas locales y comenzó a colapsar:
La casa tiene un enrutador Wi-Fi y una fuente de alimentación.
En el siguiente video, la primera pantalla de la terminal desde la casa del empleado
Figura: Un enrutador en la mano de un empleado de SpaceX, en el fondo: una antena (parece una mesa redonda blanca sobre una pata negra).
Dado que la aparición del enrutador fue información clasificada hasta el 27 de octubre de 2020, las fotos de mejor calidad aparecieron solo después de esa fecha.
Aquí está la placa de identificación de la marca en el enrutador:
Los enrutadores se fabrican en Taiwán y las antenas se fabrican en los EE. UU. Por la propia SpaceX.
Otro elemento del kit de terminales será una unidad de suministro de energía que proporciona un enrutador y una antena.
Uno de los primeros probadores midió el consumo de energía del terminal StarLink cuando funcionaba con la batería de un automóvil, el consumo de energía era de 116 W. También se informa que la antena del terminal StarLink se calienta, con una potencia de 180 vatios.
El kit de terminales se suministra en una caja de cartón de aproximadamente 60 por 60 cm y un peso de 9 ... 9,5 kg.
La foto muestra las cajas suministradas en la fase de prueba beta cerrada
En la etapa de prueba beta pública, la entrega comenzó en otras casillas:
Vista interior
A pesar del famoso tweet de Elon Musk sobre Plug and Play:
- Esto está muy lejos de la verdad. Antes de "conectar" el cable de alimentación a una toma de corriente y empezar a "jugar", tendrá que realizar un evento interesante: montar la antena.
La solución más simple y típica es la instalación en una superficie plana, un césped:
o una vista desde lejos
Está claro que el tamaño del soporte es demasiado pequeño para un viento fuerte y será necesario enrollar la base del trípode con pesas o atornillarla con tornillos / tacos a otra superficie sólida.
Un alambre serpenteando sobre el césped, por decirlo suavemente, no es la mejor solución si el Suscriptor a veces corta el césped con una cortadora de césped. Entonces la solución es el montaje en el techo (también una solución típica). Sin embargo, no existe una certeza del 100% de que la Generación Z, acostumbrada a los iPhones, se las arregle con tal instalación tan fácilmente cuando será necesario arrastrar y sujetar dicha estructura en la cumbrera del techo:
Figura: Easy Up EZ PNP Peak - Montaje de antena Starlink no intrusivo en el techo
Lo más difícil durante la instalación es no dañar la impermeabilización del techo y asegurarla en el lugar donde el cable entra en la casa.
En general, según la estimación del autor, al menos el 50% de los posibles suscriptores decidirán recurrir a los servicios de un instalador o constructor profesional para ahorrar tiempo y dinero en futuras renovaciones de viviendas.
No hay nada que decir sobre la estructura interna de la antena, porque es un secreto corporativo de SpaceX (al menos hasta que algún terminal sea robado y descubierto por admiradores secretos del talento de los ingenieros de SpaceX).
Lo más probable es que los siguientes chips / microcircuitos estén adentro (foto tomada de C-Com, otro fabricante de antenas de arreglo en fase plana):
Figura: Módulos 4 por 4 elementos RX para recibir, TX para transmitir. Moneda canadiense.
El aspecto más inesperado del diseño de la antena es la presencia de un motor eléctrico. A juzgar por el diseño, la antena girará en el plano horizontal 360 ° y se desviará 50-60 grados en el plano vertical. Esta decisión (la introducción de un accionamiento eléctrico en la estructura) es muy controvertida, ya que cualquier conjunto giratorio es la causa de posibles fallos, sobre todo teniendo en cuenta las más diversas condiciones climáticas, cuando la antena puede cubrirse con una costra de hielo, polvo, arena, etc. pueden entrar en las ranuras.
Creo que la introducción del accionamiento eléctrico en la estructura se realizó para evitar la necesidad de trabajar en pequeños ángulos de elevación: la inclinación de la antena hacia el satélite "en funcionamiento" en un momento dado aumenta el área efectiva de la antena (consulte la fórmula para su cálculo a continuación) y, en consecuencia, la velocidad de transmisión y recibir información.
Área efectiva de la antena = sin (elevación) * Área geométrica.
Es decir, a un ángulo de elevación de 25 °, el área efectiva de la antena es solo el 42% de su área geométrica. Cuando se enciende, la antena del terminal está orientada hacia el norte, ya que existe la "densidad" máxima de satélites por encima del paralelo 53. En este caso, el ángulo de inclinación de la antena es lo suficientemente grande y le permite tener un ángulo casi recto entre la dirección del satélite y el plano de la antena. Cuando se prueba en las regiones más al sur de los Estados Unidos, y aún más en el ecuador, la densidad del satélite en los lados del horizonte será aproximadamente la misma y lo más probable es que la antena mire hacia el cenit.
Teóricamente, el accionamiento eléctrico podría, trabajando constantemente, desviar la antena hacia el satélite "óptimo para el funcionamiento" más cercano, sin embargo, esto impone ciertos requisitos sobre la velocidad del accionamiento y su recurso. Para áreas por debajo del paralelo 30, los satélites en el paralelo 50 ya no son visibles y el ángulo de inclinación del terminal hacia el norte será menor o no, aunque la densidad del satélite es mayor cuanto más nos alejamos del ecuador. En el área ecuatorial, la antena se dirigirá casi horizontalmente al suelo y la "densidad" de satélites en el campo de visión de la terminal es mínima.
La construcción de un terminal de arreglo en fase no es un desafío técnico complejo, pero la tecnología es un desafío mayor. El hecho es que los terminales de abonado modernos para la comunicación con satélites geoestacionarios con una antena parabólica cuestan alrededor de $ 250 y, según el modelo adoptado en los EE. UU., No se venden al suscriptor, sino que se le proporcionan durante 2-3 años como parte del servicio. Al comienzo del proyecto Starlink, Elon Musk señaló que $ 300 es el costo objetivo del terminal. Al mismo tiempo, las modernas antenas de matriz en fase de otros fabricantes, por ejemplo Kymeta, ahora cuestan entre 20 y 25 mil dólares. Por lo tanto, los tecnólogos de SpaceX se enfrentan a una tarea muy difícil: reducir el costo del terminal del suscriptor a al menos 1000 dólares para que el caso comercial converja en un futuro próximo. hora. Nota,que el precio anunciado de 499 dólares en noviembre tiene una relación muy débil con su costo actual. El propio Elon Musk lo confirmó completamente en su tweet del 3 de noviembre de 2020:
"Reducir el costo de la terminal Starlink, que puede parecer un tanto pedestre, es en realidad nuestro desafío técnico más difícil"
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
- Todo sobre el proyecto de Internet por satélite de Starlink. Parte 3. Complejo terrestre