Terminal abonné
Un terminal d'abonné est une station individuelle installée dans une installation fixe (maison) et conçue pour desservir un abonné (compte). Autrement dit, tout le monde vivant dans la maison peut utiliser Internet, qui est distribué via Wi-Fi, mais ce sera une facture de facturation. Et la probabilité que SpaceX organise un accès de groupe ou plusieurs comptes à un terminal dans un proche avenir, j'estime comme très faible.
En 2016, dans les documents envoyés par Space X à la FCC (voir apps.fcc.gov/els/GetAtt.html?id=197812&x= ), 5 types de terminaux d'abonnés ont été déclarés. Dans le tableau ci-dessous, il s'agit des modèles A, B, C, D.E
Les 2 premières colonnes font référence aux stations terriennes pour les tâches de contrôle et de surveillance des satellites, et les cinq dernières sont des terminaux d'abonnés
Aujourd'hui, la conception du modèle ES-A est connue. Le modèle ES-B, à en juger par l'ampleur du diagramme de rayonnement, aurait dû avoir un diamètre d'antenne plus grand, et peut-être en raison de sa plus grande taille par rapport au modèle A avec un diamètre d'antenne de 48 cm, il a été jugé inapproprié pour le marché de consommation de masse et peut-être un coût plus élevé. Le modèle B peut être dimensionné pour correspondre aux antennes plates phasées trouvées sur le satellite StarLink. Les modèles avec antennes paraboliques n'ont pas encore été présentés au public et pourraient être développés ultérieurement.
Comme on peut le voir dans le réseau StarLink, le terminal d'abonné peut travailler avec des canaux descendants de 5 largeurs nominales de 15,30,60, 120 et 240 MHz, permettant de transmettre respectivement 15,30, 60, 120 et 240 méga-symboles.
Paramètres techniques du terminal d'abonné: selon l'application Space X envoyée au régulateur japonais en 2020, les principaux paramètres du terminal n'ont pas changé depuis le dépôt de la première demande auprès de la FCC en 2016:
Autrement dit, le diamètre extérieur de l'antenne est de 55 cm, son gain G / T est de 9 dB / K, vitesses maximales: 350 Mbit depuis Internet et 130 Mbit depuis le terminal vers Internet. Il résulte du tableau que le terminal fonctionne dans un canal (en route) avec une bande passante (largeur de canal) de 60 MHz. Diamètre d'antenne effectif 48 cm, angle de faisceau d'antenne 2,8 degrés, gain d'antenne terminal maximum 34,6 dBi, EIRP maximum (EIRP) est 38,2 dBW.
La puissance d'émission du terminal d'abonné change en fonction de son inclinaison par rapport à la ligne au zénith. Dans le cas où le faisceau de l'antenne est dirigé vers le zénith, la puissance délivrée à l'antenne est de 0,76 W, avec un écart maximal par rapport à la verticale de 4,06 W. La limitation ici est fixée par les normes sanitaires américaines pour la densité de flux radio, où les paramètres du terminal Space X ne sont que 1% inférieurs au niveau autorisé pour une installation ne nécessitant pas l'intervention d'installateurs professionnels.
Ainsi, on peut conclure que l'efficacité spectrale de réception d'un terminal d'abonné à 240 MHz est assez faible, la largeur du canal est transmise à travers ce dernier pas plus de 350 Mbit, soit 1,5 bits / hertz. Ceci est très probablement dû au petit diamètre de l'antenne elle-même et à l'utilisation inhérente de faible surface des antennes à réseau phasé.
De plus, comme indiqué ci-dessus, dans l'une des lettres de SpaceX, le tableau suivant a été donné:
Les données de modulation, en particulier sur la liaison espace-Terre, sont très probablement données «avec optimisme», car 64QAM équivaut à 6 bits par symbole, et non 1,5, qui caractérisent la version actuelle du terminal d'abonné, mais les données sur le diagramme d'antenne ( spécialement installés sur un satellite) sont très utiles pour comprendre le fonctionnement du réseau Starlink.
Le terminal d'abonné se compose de deux parties. Antenne d'un diamètre de 48 cm avec un réseau phasé, qui est installée à l'extérieur de la maison afin d'avoir la vue la plus dégagée du ciel à 360 degrés:
La photo montre l'une des premières versions du terminal d'abonné StarLink
L'antenne est reliée au bloc d'alimentation via un câble avec un connecteur Ethernet, qui sert également de câble d'alimentation (technologie PoE, power over Ethernet).
Voici une photo du terminal du 1er novembre 2020, lorsque les tests bêta publics ont commencé.
Apparemment, l'antenne a un revêtement extérieur en plastique tel qu'un boîtier, une photo du terminal situé sur le site d'essai de Boca Chica au Texas est apparue sur le réseau le 12 octobre, où ce boîtier ne pouvait pas résister aux conditions climatiques locales et a commencé à s'effondrer:
La maison dispose d'un routeur Wi-Fi et d'une alimentation électrique.
Dans la vidéo ci-dessous, le premier affichage du terminal depuis le domicile de l'employé
Figure: Le routeur est entre les mains d'un employé de SpaceX, à l'arrière-plan se trouve une antenne (qui ressemble à une table ronde blanche sur une jambe noire).
Depuis l'apparition du routeur jusqu'au 27 octobre 2020 était une information classifiée, les photos de meilleure qualité ne sont apparues qu'après cette date.
Voici la plaque signalétique de la marque sur le routeur:
Les routeurs sont fabriqués à Taiwan et les antennes sont fabriquées aux États-Unis, par SpaceX lui-même.
Un autre élément du kit terminal sera une unité d'alimentation qui fournit à la fois un routeur et une antenne.
L'un des premiers testeurs a mesuré la consommation d'énergie du terminal StarLink lorsqu'il fonctionnait sur une batterie de voiture, la consommation d'énergie était de 116 W. Il y a aussi des informations selon lesquelles l'antenne du terminal StarLink est chauffée, avec une puissance de 180 watts.
Le kit de bornes est fourni dans une boîte en carton mesurant environ 60 sur 60 cm et pesant 9..9,5 kg.
Sur la photo, des boîtes sont fournies au stade du test bêta fermé
Au stade des tests bêta publics, la livraison a commencé dans d'autres boîtes:
Vue intérieure
Malgré le célèbre tweet d'Elon Musk sur Plug and Play:
- c'est très loin de la vérité. Avant de «brancher» le câble d'alimentation dans une prise et de commencer à «jouer», vous devrez faire un événement intéressant - monter l'antenne.
La solution la plus simple et la plus typique est l'installation sur une surface plane - une pelouse:
ou une vue de loin
Il est clair que la taille du support est trop petite pour un vent fort et il sera nécessaire de rouler le trépied-base avec des poids ou de le visser avec des vis / chevilles sur une autre surface solide.
Un fil qui serpente sur l'herbe, pour le moins dire, n'est pas la meilleure solution si l'abonné tond parfois l'herbe avec une tondeuse à gazon. Ensuite, la solution est le montage sur le toit (également une solution typique). Cependant, il n'y a pas de certitude à 100% que la génération Z, habituée aux iPhones, fera face à une telle installation si facilement lorsqu'il sera nécessaire de faire glisser et de fixer une telle structure sur le faîte du toit:
Figure: Easy Up EZ PNP Peak - Montage d'antenne Starlink non intrusif sur le toit
La chose la plus difficile lors de l'installation est de ne pas endommager l'étanchéité du toit et de la fixer à l'endroit où le câble pénètre dans la maison.
En général, selon l'auteur, au moins 50% des abonnés potentiels décideront de recourir aux services d'un installateur ou d'un constructeur professionnel afin d'économiser leur temps et leur argent sur de futures rénovations domiciliaires.
Il n'y a rien à dire sur la structure interne de l'antenne, car c'est un secret d'entreprise de SpaceX (du moins jusqu'à ce qu'un terminal soit volé et découvert par des admirateurs secrets du talent des ingénieurs de SpaceX).
Très probablement, il y aura de telles puces / microcircuits à l'intérieur (photo prise de C-Com, un autre fabricant d'antennes à réseau phasé plat):
Figure: Modules 4 par 4 éléments RX pour la réception, TX pour la transmission. Pièce canadienne.
L'aspect le plus inattendu de la conception de l'antenne est la présence d'un entraînement électrique. À en juger par sa conception, l'antenne tournera dans le plan horizontal à 360 ° et déviera de 50 à 60 degrés dans le plan vertical. Cette décision (l'introduction d'un entraînement électrique dans la structure) est très controversée, car tout assemblage rotatif est à l'origine d'éventuelles pannes, compte tenu notamment des conditions climatiques les plus diverses, lorsque l'antenne peut être recouverte d'une croûte de glace, de la poussière, du sable, etc. pouvant pénétrer dans les fentes.
Je crois que l'introduction de la commande électrique dans la structure a été faite afin d'éviter le besoin de travailler à de petits angles d'élévation - l'inclinaison de l'antenne vers le satellite "en fonctionnement" au moment donné augmente la surface effective de l'antenne (voir la formule pour son calcul ci-dessous) et, en conséquence, le taux de transmission et recevoir des informations.
Zone effective de l'antenne = sin (élévation) * Zone géométrique.
C'est-à-dire qu'à un angle d'élévation de 25 °, la surface d'antenne effective n'est que de 42% de sa surface géométrique. Lorsqu'elle est allumée, l'antenne du terminal est orientée vers le nord, car il y a la "densité" maximale de satellites au-dessus du 53e parallèle. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison de l'antenne est suffisamment grand et permet d'avoir un angle presque droit entre la direction vers le satellite et le plan de l'antenne. Lorsqu'elle est testée dans les régions plus méridionales des États-Unis, et plus encore à l'équateur, la densité du satellite sur les côtés de l'horizon sera à peu près la même et l'antenne se tournera très probablement vers le zénith.
Théoriquement, l'entraînement électrique pourrait, fonctionnant en permanence, dévier l'antenne vers le satellite «optimal pour le fonctionnement» le plus proche, cependant cela impose certaines exigences sur la vitesse de l'entraînement et sa ressource. Pour les zones en dessous du 30e parallèle, les satellites du 50e parallèle ne sont plus visibles et l'angle d'inclinaison du terminal vers le nord sera moindre ou pas du tout, bien que la densité du satellite soit plus élevée à mesure que l'on s'éloigne de l'équateur. Dans la zone équatoriale, l'antenne sera dirigée presque horizontalement vers le sol et la «densité» de satellites dans le champ de vision du terminal est ici minimale.
Construire un terminal multiéléments n'est pas un défi technique complexe, mais la technologie est plus un défi. Le fait est que les terminaux d'abonnés modernes pour la communication avec des satellites géostationnaires avec une antenne parabolique coûtent environ 250 $, et selon le modèle adopté aux États-Unis, ils ne sont pas vendus à l'abonné, mais lui sont fournis pendant 2-3 ans dans le cadre du service. Au début du projet Starlink, Elon Musk a souligné que 300 $ est le coût cible du terminal. Dans le même temps, les antennes phased array modernes d'autres fabricants, par exemple Kymeta, coûtent désormais entre 20 et 25000 dollars. Par conséquent, les technologues de SpaceX sont confrontés à une tâche très difficile: réduire le coût du terminal d'abonné à au moins 1000 dollars afin que l'analyse de rentabilité converge dans un proche avenir. temps. Remarque,que le prix annoncé de 499 $ en novembre a un lien très faible avec son coût actuel. Elon Musk lui-même l'a pleinement confirmé dans son tweet du 3 novembre 2020:
«Réduire le coût du terminal Starlink, qui peut sembler plutôt piétonnier, est en fait notre défi technique le plus difficile»
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. Réseau Starlink
- Tout sur le projet Internet par satellite Starlink. Partie 3. Complexe au sol