Je vous suggère de vous familiariser avec les documents précédemment publiés sur le projet Starlink (SL):
Partie 1. La naissance du projet ‣ Partie 2. Le réseau SL ‣ Partie 3. Complexe sol ‣ Partie 4. Terminal abonné ‣ Partie 5. L'état du groupement SL et les tests bêta fermés ‣ Partie 6. Bêta-tests et service pour les clients ‣ Partie 7. Bande passante SL et réseau de programmes RDOF ‣ Partie 8. Installation et inclusion du terminal d'abonné ‣ Partie 9 service sur les marchés en dehors des États-Unis ‣ Partie 10. SL et le Pentagone ‣ Partie 11. SL et les astronomes ‣ Partie 12. Problèmes de débris spatiaux ‣ Partie 13. Retard réseau par satellite et un accès au spectre radioélectrique ‣ Partie 14. Inter-satellite des liaisons de communication ‣ Partie 15. Règles du service ‣ Partie 16. SL et la météo ‣ Partie 17. Deuxième génération SL ‣ Partie 18. SL sur le marché du CMPE ‣ partie 19. Quel est l'avenir de SL ‣ partie 20. intérieur du terminal SL
Tout d'abord, un peu de théorie ...
Si nous parlons d'une onde radio, alors elle a une caractéristique telle que la "polarisation". En mots, il est décrit comme suit:
La polarisation des ondes est une caractéristique des ondes transversales qui décrit le comportement d'un vecteur d'une grandeur oscillante dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation des ondes.
Comprendre les mots est beaucoup plus difficile que de les voir sur l'image:
Ci-dessus se trouve la polarisation circulaire, ci-dessous est verticale (ligne bleue) et horizontale (ligne rouge). Pour les communications par satellite, des paires circulaires verticales / horizontales ou gauche / droite sont utilisées.
A quoi sert la polarisation? Et dans le fait qu'il vous permet de DOUBLER la gamme de fréquences utilisée, si dans notre bande Ku, selon la distribution de fréquences de l'Union internationale des télécommunications (UIT), vous ne pouvez utiliser que 500 MHz (de 14000 à 14500 MHz), alors si nous utilisons 2 polarisations, on peut déjà avoir 500 MHz dans chacune et on obtient 1000 MHz au total. Par exemple, sur le satellite Yamal-200 dans la bande Ku, il n'y avait que 6 transpondeurs à 72 MHz fonctionnant en une seule polarisation, et sur le Yamal-300K (qui était censé remplacer le Yamal-201 dans la position à 90 degrés), il y avait 12 de ces transpondeurs ( 6 à l'horizontale et 6 à la verticale) et, en conséquence, les revenus de l'Opérateur (Gazprom Space Systems) provenant de la vente de la ressource de fréquences ont doublé.
Si nous regardons Starlink, alors ils comprennent également l'importance de cela et, à en juger par le tableau ci-dessous, en l'an 20, ils ont déclaré au FSS qu'ils voulaient utiliser les deux polarisations dans toute la gamme de fréquences possible de 2000 MHz dans les polarisations circulaires droite et gauche (Rx01 et Rx02 ont les mêmes fréquences, mais des polarisations différentes).
Et puis, avec une efficacité spectrale de 5 bits / Hz (beaucoup, mais théoriquement réalisable avec de très bonnes antennes et un grand rapport signal sur bruit), on obtient la bande passante d'un satellite 4000 MHz x 5 bits / Hz = 20 Gigabits.
Cependant, comme toujours, il y a un MAIS! Voyons comment cela est mis en œuvre ...
Si nous avons une antenne parabolique conventionnelle, alors la polarisation est réglée en faisant tourner l'alimentation et son guide d'ondes autour de l'axe de l'antenne:
// En général, les paramètres de polarisation sont tirés de la réglementation de l'entreprise fournissant des services de location de ressources satellitaires (par exemple, la réglementation RSCC).
L'angle de polarisation dépend des coordonnées exactes du site d'installation VSAT et est déterminé dans des programmes spéciaux. Vous pouvez l'obtenir auprès de l'opérateur du NCC (Network Control Center, généralement à Moscou), en lui donnant les coordonnées.
Après avoir serré les boulons d'azimut et d'angle de terrain:
Desserrez les boulons sur le support de montage de l'émetteur-récepteur (ODU) Faites
pivoter l'ODU jusqu'à l'angle de polarisation obtenu dans le programme de calcul et procédez comme suit.
Après confirmation par l'opérateur que les paramètres répondent aux normes et que l'azimut et l'élévation sont réglés normalement, il est nécessaire de procéder à un ajustement supplémentaire de la polarisation.
:
·
· / , .
·
· , , , 3 .
Et c'est une opération très chronophage, surtout lorsque l'installateur est assis sur le toit en cas de gel, car il est quasiment impossible de «capturer des millimètres et des degrés» dans des mitaines, et de communiquer avec l'opérateur NCC sur le téléphone satellite Iridium (1 minute = 1 dollar) ... Mais l'essentiel est que la polarisation dépend de la distance au satellite et pour les antennes phasées (angle d'inclinaison du faisceau par rapport au plan de l'antenne).
Pour être juste, il convient de noter qu'il n'y a pas de telles difficultés pour la polarisation circulaire, il vous suffit de choisir la position correcte du diplexeur, pour laquelle il existe deux options - gauche et droite, différant de 90 degrés.
Un diplexeur est un dispositif passif qui met en œuvre le multiplexage dans le domaine fréquentiel. Deux ports sont multiplexés sur un troisième port. Les signaux sur les ports 1 (vers le récepteur) et 2 (vers l'émetteur) occupent des bandes de fréquences ne se chevauchant pas. Par conséquent, les signaux sur 1 et 2 peuvent coexister sur le port 3 (de l'antenne) sans interférer l'un avec l'autre.
Revenons maintenant à SL.
1) Les antennes à réseau de phase au premier instant ont une isolation de polarisation croisée plus faible que les antennes paraboliques classiques. Pour les antennes paraboliques, la norme est de 29..30 dB, et pour les PAR, comme me l'ont dit les pros dans ce domaine, 26-28 dB est considéré comme très bon lorsqu'on travaille sur un satellite géostationnaire et lorsqu'un objet se déplace à des vitesses de 30..80 km / h ...
2) Dans le cas où votre distance au satellite et l'angle d'inclinaison changent continuellement à grande vitesse, il est très difficile d'ajuster l'isolement de polarisation croisée (CRC) avec la précision requise. Même les antennes paraboliques sur les navires ont le péché du fait que le CRC «vole» parfois et que le terminal commence à interférer avec le canal dans une polarisation différente. Et le navire, comme vous le savez, se déplace cent fois plus lentement que le satellite.
Hélas, aucun des fabricants d'antennes FAR ESA (Phased Electronically Beam Controlled) n'a encore publié de données sur le découplage cross-field réel lorsqu'il travaille avec des satellites sur une orbite basse de plus de 500 km.
Dans le cas de Starlink, les problèmes de polarisation sont d'un ordre de grandeur plus compliqués.
Ici, les antennes PAR sont situées aux deux extrémités du canal satellite - à la fois sur le satellite et au sol. De plus, non seulement la distance au satellite change continuellement et très rapidement, mais aussi l'angle d'inclinaison du faisceau par rapport au plan de l'antenne ...
Avec tout le génie, le travail acharné et le budget disponible des ingénieurs qui ont été attirés par Elon Musk pour créer son terminal, il leur a semblé il y a 2 ans qu'il ne serait pas possible d'utiliser deux polarisations, et SpaceX a envoyé une demande au FSS pour que ses terminaux au sol soient utilisés. seulement 1 (une) polarisation - Droite sur la ligne du satellite au terminal et à gauche dans le sens du terminal au satellite ...
Autrement dit, SpaceX a dû renoncer volontairement à 50% de la bande passante du réseau Starlink, qui lui a été allouée par la FCC pour faire fonctionner ses terminaux d'abonnés ... On
note également que dans la bande Ka, qui est utilisée dans Starlink pour transmettre des informations de la Terre vers l'espace, ce problème pas du tout, car on utilise à la fois sur le satellite et sur la Terre des antennes paraboliques, pour lesquelles le problème des pôles croisés est résolu par des méthodes conventionnelles, et de la passerelle au satellite, il est toujours possible de transmettre 4000 MHz à raison de 2 polarisations ...
Est-il possible de réparer quelque chose ici à l'avenir? Théoriquement, c'est probablement possible (d'autant plus que le papier supportera tout, tous les fantasmes ...). Mais toute décision ici affectera la géométrie, les paramètres, éventuellement les matériaux et la construction du terminal et de son réseau phasé. Dans le même temps, rappelez-vous que l'objectif principal est de réduire le coût du terminal. Et le terminal a déjà été conçu et est en production en série ...
Que peut-on faire ?? Pour répondre à cette question, vous avez besoin d'informations sur la taille réelle de la jonction de polarisation croisée.
Malheureusement, alors que le terminal Starlink tombe entre les mains de plus en plus de serruriers ou de spécialistes informatiques, qui le cassent ou regardent quel type de Wi-Fi est là ... Personne n'a encore deviné (ne pouvait pas supprimer les caractéristiques de fréquence du terminal) à quelles fréquences il fonctionne, quels modcodes, quel type de isolation croisée, quel type d'interférence il met dans une polarisation différente. Ces mesures ne sont pas faciles - vous avez besoin de 2 analyseurs de spectre à 14 GHz (une fois qu'ils coûtent des dizaines de milliers de dollars, combien je ne dirai pas maintenant, mais toujours pas bon marché), une antenne parabolique à entraînement électrique et un contrôleur non standard qui peut syntoniser et accompagner un signal d'un format inconnu (contrôleurs ordinaires aiguisé pour le format de signal «télévision» DVB-S2, mais pas le fait que Starlink l'utilise) pour mesurer simultanément le signal du satellite dans les deux polarisations, mais j'espèreque d'ici six mois, l'une des sociétés satellites aux États-Unis le fera et que l'information sera divulguée sur Internet ...
Quelles sont les options possibles ??
- Si l'interférence dans une polarisation différente est relativement faible, utilisez des terminaux à gain élevé, par exemple: des antennes paraboliques d'un diamètre de 1 mètre ou plus. Dans ce cas, l'obstacle est simplement de réduire le modcode "fonctionnel" - l'efficacité du travail. Par exemple, si le SL utilise des bornes électriques suffisamment grandes pour les mers et les océans, alors ce problème ne sera pas très critique là-bas.
- En principe, n'utilisez pas cette polarisation, mais basculez toute la ressource possible disponible dans la bande Ka 4000 MHz en Ku en utilisant des technologies de réutilisation de fréquence ou de réutilisation de fréquence:
Qu'est-ce que la réutilisation des fréquences? Cette technologie est activement utilisée dans les satellites HTS (High Throughput Satellite). Il suffit juste de diviser nos 2000 MHz en une polarisation en 4 bandes de 500 MHz chacune (nous les désignerons en différentes couleurs)
(Plus précisément, à en juger par la description du terminal, la gamme de fréquences de Starlink n'est pas divisée en 4 couleurs, mais en 8, car le canal du satellite vers le bas a une largeur de 240 MHz et 8 canaux s'adapteront à 2000 MHz, mais ce sont des détails. Dans ce cas, chaque faisceau (spot, zone de consécration sur Terre) a sa propre gamme de fréquences, qui ne chevauche pas un autre faisceau avec les mêmes fréquences, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'interférence mutuelle.
Et surtout, dans ce cas, Starlink peut utiliser tous les 4000 MHz transmis c / vers le satellite passerelle en bande Ka
Quelle solution a choisi SpaceX: la possibilité de travailler simultanément en 2 polarisations ou d'en refuser une et d'utiliser la réutilisation des fréquences, on ne peut pas encore le dire.
Le dépôt de fréquences des deux polarisations auprès de la FCC n'est qu'une mesure administrative et légale, donc SpaceX s'est réservé le droit de les utiliser et a annulé la capacité d'autres opérateurs de déposer une plainte contre elle pour avoir une émission interférant avec cette polarisation.
La réponse à cette question sera de savoir combien de faisceaux un satellite peut diffuser simultanément vers la Terre 8 ou 16 (voire plus, car formellement l'antenne du satellite peut transmettre des faisceaux plus étroits, non seulement de 240 MHz de large, mais aussi de 120 MHz et 60 et 30 et même 15 MHz).
Il n'y a pas non plus de réponse à la question de savoir si une telle commutation de canal est possible sur le satellite pour utiliser tous les 4000 MHz, car si la réponse est négative, le réseau Starlink ne pourra pas utiliser la moitié de la ressource satellite dont il dispose ... Et cette situation, très probablement, ne peut pas être corrigée avant le lancement de nouveaux satellites génération (si l'on suppose qu'il est théoriquement et pratiquement possible de créer un PAR avec un CRC de 29..30 dB) ... Et la moitié de la ressource en fréquence pour les zones à forte demande de services Starlink est la moitié du revenu ...