Centre de contrôle réseau
Le centre de contrôle du réseau (NCC) assure le contrôle de l'ensemble du réseau de communication par satellite, la coordination du fonctionnement des stations de passerelle et d'abonné, le réglage d'une heure unique dans le réseau, l'attribution de créneaux de fréquence sur les satellites pour l'exploitation (transmission de données) des stations de passerelle et d'abonné, le maintien de la facturation, la collecte informations reçues, collecte de données sur l'état du système.
Compte tenu de l'importance critique de NCC, le réseau comprend généralement un NCC principal et un NCC de secours fonctionnant dans un état de secours.
Figure: Equipement du Network Control Center pour un réseau satellite en orbite géostationnaire par Hughes Network Systems (USA).
Essentiellement, le NCC est un ensemble de serveurs connectés par des lignes de communication à fibre optique aux stations passerelles. La communication entre le NCC et les passerelles via des canaux optiques est très importante, car elle assure la transmission des paquets d'informations NCC à la passerelle avec un délai constant, ce qui vous permet de contrôler efficacement le processus de transmission des informations au satellite et, surtout, le processus de commutation du satellite d'une passerelle à une autre, et le terminal entre satellites. L'utilisation de tout système de communication, par exemple, cellulaire ou sans fil, s'ils ont des protocoles qui autorisent un délai flottant, est inacceptable ici.
Selon Elon Musk, le réseau utilisera son propre protocole propriétaire, qui sera plus simple que IPv6 et aura une petite taille d'en-tête: "" sera plus simple que IPv6 et aura une surcharge de paquets minime. " Ce sera aussi "certainement" une connexion peer-to-peer. " En outre, le réseau utilisera le chiffrement du trafic de bout en bout:
Plus d'informations sur le réseau Starlink NCC sont maintenant pratiquement inconnues.
Le complexe au sol pour le contrôle et la collecte de la télémétrie du réseau StarLink peut également être référé au complexe NCC.
SpaceX utilise 4 stations (téléports), où ses propres stations de contrôle et de collecte de télémétrie sont installées dans la bande Ku et Ka.
Il s'agit de Brewster (État de Washington aux États-Unis), Cordova (Argentine), Tromsø (Norvège), Avarua (Nouvelle-Zélande). La télémétrie et le canal de contrôle de chaque satellite peuvent être actifs jusqu'à 2,5 heures par jour (12 minutes par révolution autour de la Terre) en orbite, bien que la durée estimée des sessions de télémétrie soit de 60 minutes par jour
Paramètres de téléportation StarLink
En outre, Space X a conclu un accord avec l'opérateur norvégien KSAT pour utiliser son réseau mondial fonctionnant dans les bandes X et S. Space X pourra utiliser l'ensemble du réseau terrestre de stations KSAT dans le monde, y compris Tromsø (Norvège), Svalbard (Norvège ), Antarctique, Singapour, Afrique du Sud, Dubaï et Maurice. Ce même réseau mondial est largement utilisé pour les vols des lanceurs Falcon 9 et du vaisseau spatial Dragon SpaceX. SpaceX a également créé sa propre station de suivi et de surveillance dans l'État de Washington (index ("RED1"), qui devrait porter la charge principale, et utiliser le réseau KSAT si nécessaire. Les
sessions de communication en bande S ou X peuvent durer jusqu'à 2,5 heures. jour (ou 10 minutes sur chaque boucle), bien que la valeur estimée soit de 60 minutes par jour.
SpaceX a également formé un réseau de stations de test pour tester le service dans le réseau StarLink.
Les stations d'essai au sol comprennent six stations terriennes fixes et trois stations terrestres mobiles. Leurs adresses:
- Siège de SpaceX: Hawthorne, Californie.
- Siège social de Tesla Motors: Fremont, Californie.
- Centre de test SpaceX: McGregor, TX.
- SpaceX Brownsville: Brownsville, Texas
- SpaceX Redmond: Redmond, État de Washington
- SpaceX Brewster: Brewster, Washington.
- SpaceX Broadband Test Van 1: Portable
- SpaceX Broadband Test Van 2: Portable
- SpaceX Broadband Test Van 3: Portable
Il était prévu que lors du développement du système, les satellites ne transmettraient que sur ces stations au sol (angle d'élévation de 40 ° à 90 °), ce qui correspond à une session d'environ 10 minutes par jour.
Chaque station au sol est équipée d'un à quatre réseaux d'antennes phasées et / ou d'antennes paraboliques présentant les caractéristiques suivantes: Des antennes de
télémétrie et de contrôle en bande Ku peuvent également être utilisées à cet effet.
Stations de passerelle (passerelles)
Les stations passerelles (passerelles) assurent la transmission d'informations depuis Internet via satellite vers les terminaux d'abonnés. Ainsi, en l'absence de communication inter-satellite, pour le fonctionnement d'un terminal d'abonné, il est nécessaire qu'au moins une passerelle soit située dans la zone de couverture du signal satellite à travers laquelle le terminal d'abonné fonctionne actuellement. Une passerelle peut fonctionner avec des centaines et des milliers de terminaux d'abonnés. Une passerelle de réseau Starlink typique possède 8 antennes, chacune pouvant transmettre des informations à son propre satellite.
Par conséquent, une passerelle au sein du réseau Starlink doit être comprise comme un ensemble de bornes d'antenne séparées situées en un seul endroit et fonctionnant dans la bande Ka. Habituellement, les terminaux d'abonnés sont également situés dans la passerelle, qui servent à des fins de contrôle: ils vérifient quelles modulations dans des conditions météorologiques données le réseau opère dans une zone donnée.
Sous le radom (le soi-disant capuchon radio-transparent) se trouve quelque chose de similaire Ă l'antenne suivante:
La passerelle doit avoir une alimentation électrique garantie et une connexion à la dorsale d'Internet. Dans le même temps, le point d'entrée de l'abonné sur Internet ne sera pas le nœud d'un fournisseur local le plus proche de la passerelle, mais uniquement les serveurs de SpaceX, qui disposeront d'un système de facturation, d'une gestion du trafic client et d'un équipement SORM (System of Operational Investigation Measures, le nom américain d'une loi similaire. sur l’obligation de l’opérateur de télécommunications de permettre à la police de visualiser le trafic - Communication Assistance for Law Enforcement Act, abrégé CALEA).
Étant donné que les exigences de serveur pour les services ci-dessus sont très élevées, Starlink disposera très probablement de 4 à 5 points d'entrée sur Internet aux États-Unis aux nœuds les plus connus pour l'échange de trafic (IX) entre FAI. À propos, cela ajoutera quelques millisecondes, ou peut-être quelques dizaines de ms à la latence totale du réseau.
Actuellement, Starlink utilise des antennes paraboliques d'un diamètre de 1,5 m sur ses passerelles en radoms (dômes radio-transparents) de sa propre production et avec un émetteur de 50 W. Une caractéristique des antennes paraboliques est que, contrairement aux antennes à réseau phasé, elles peuvent fonctionner à de faibles angles d'élévation (l'application de SpaceX indique que jusqu'à 5 °).
Voici les spécifications de la passerelle (du dépôt Space X pour le régulateur télécom japonais)
Il ressort du tableau que le terminal fonctionne dans un canal avec une bande passante (largeur de canal) de 500 MHz, en tenant compte des intervalles de garde de 480 MHz. Diamètre de l'antenne 1,47 m, angle du faisceau d'antenne 0,5 degré, gain d'antenne terminal maximum 49,5 dBi, EIRP maximum est 66,5 dBW.
En combinaison avec le fait que les antennes du satellite pour la communication avec la passerelle sont également paraboliques et ont la capacité de dévier dans la direction souhaitée, cela permet d'étendre considérablement la zone de travail de la transmission d'informations de la passerelle vers le satellite.
Figure: Une carte des passerelles Starlink aux États-Unis à la mi-octobre 2020 montrant leur couverture théorique à un angle d'élévation de 5 à 10 degrés.
L'un des problèmes auxquels SpaceX est confronté lors du déploiement d'un réseau de passerelles aux États-Unis est qu'aux États-Unis, une partie de la bande Ka est affectée au service UMFUS. Cette dernière abréviation est le terme général utilisé par la FCC pour désigner les services innovants fixes, mobiles et Internet des objets (IoT) utilisant la bande Ka 27,5-28,35 GHz. Les services (ou réseaux) qui peuvent être fournis par les titulaires de licence UMFUS sont uniquement liés aux technologies cellulaires fixes et terrestres et le service fixe par satellite, c'est-à -dire aux communications mobiles par satellite (telles que Starlink), ne le sont pas. Par conséquent, SpaceX devrait rechercher aux États-Unis des zones à très faible densité de population - pas plus de 450 personnes dans une zone où la densité de rayonnement (PFD) des antennes de communication par satellite de la passerelle Starlink est une certaine limite fixe de X (-77.6 dBm / m2 / MHz): là , selon la FCC, le système Starlink n'interférera pas avec les services UMFUS.
Étant donné que les passerelles nécessitent une vue dégagée du ciel et la capacité de fonctionner dans les 360 degrés et avec des angles d'élévation minimaux, cette condition complique considérablement le processus de recherche d'un emplacement approprié pour la passerelle.
Les passerelles comprennent des modulateurs et des démodulateurs, qui convertissent le signal radio modulé en un flux de données numériques et l'envoient au réseau terrestre.
Comme mentionné ci-dessus, une seule fois et un délai fixe dans le passage d'un paquet entre le NCC et la passerelle joue un rôle absolument critique dans le système Starlink, donc placer des passerelles sur des objets en mouvement, même à une vitesse minimale (par exemple, des plates-formes flottantes dans l'océan) peut être difficile à résoudre.
Space X propose le schéma suivant pour éviter les interférences avec d'autres satellites en orbite géostationnaire ou basse, contrairement au réseau OneWEB, où le satellite devait dévier de quelques degrés de la ligne verticale par rapport à la Terre, StarLink suggère de passer à une autre passerelle. Voici un schéma d'un document envoyé par Space X à un régulateur japonais.
Ligne pointillée rouge "Le faisceau n'est pas utilisé, car il existe une possibilité d'interférence avec d'autres satellites." Ligne pointillée verte "Le faisceau peut être arrangé."
Ainsi, Space X a choisi l'option d'un nombre excessif de passerelles au sol afin de pouvoir choisir parmi plusieurs passerelles pour chaque satellite StarLink, ce qui impose également au Network Management Center la nécessité de calculer en permanence la position relative de chaque satellite StarLink par rapport aux satellites sur le GSO, et le plus difficile tous les satellites d'autres opérateurs qui seront déployés sur d'autres orbites et fonctionnant dans les bandes de fréquences sélectionnées. Comment le système StarLink fera-t-il face à cette tâche à l'avenir, si des milliers de satellites Kuiper, OneWEB, TeleSat LEO, des systèmes similaires chinois, ainsi que d'autres systèmes utilisant les bandes Ku et Ka sont lancés sur le non OSG, est difficile à évaluer maintenant, mais la tâche semble très ambitieuse.
Les premières informations sur le placement des passerelles Starlink en dehors des États-Unis continentaux sont parues en octobre 2020. Au moment où la filiale australienne de Space X - Australia PTY LTD a demandé au régulateur australien ASMA le placement de 4 passerelles, toutes prévues le long de la côte sud de l'Australie (le long du parallèle de 30 à 40 degrés de latitude sud).
Matériaux précédents:
- Tout sur le projet Internet par satellite Starlink. Partie 1. Naissance du projet
- Tout sur le projet Internet par satellite Starlink. Partie 2. RĂ©seau Starlink