Centro de controle de rede
O centro de controle de rede (NCC) fornece controle de toda a rede de comunicação via satélite, coordenação da operação de gateway e estações de assinantes, configuração de um único horário na rede, alocação de slots de frequência em satélites para a operação (transmissão de dados) de estações de gateway e assinantes, manutenção de faturamento, coleta de dados na transmissão e informações recebidas, coleta de dados sobre o estado do sistema.
Dada a importância crítica do NCC, a rede normalmente inclui um NCC primário e um NCC de backup operando em estado de espera ativa.
Figura: Equipamento do Network Control Center para uma rede de satélites em órbita geoestacionária da Hughes Network Systems (EUA).
Em essência, o NCC é um conjunto de servidores conectados por linhas de comunicação de fibra óptica a estações de gateway. A comunicação entre o NCC e os gateways através de canais ópticos é muito importante, pois garante a transmissão de pacotes de informações NCC para o gateway com um atraso constante, o que permite controlar efetivamente o processo de transmissão de informações para o satélite e, mais importante, o processo de comutação do satélite de um gateway para outro, e o terminal entre satélites. O uso de qualquer sistema de comunicação, por exemplo, celular ou sem fio, se eles tiverem protocolos que permitam atraso flutuante, é inaceitável aqui.
De acordo com Elon Musk, a rede usará um protocolo proprietário, que será mais simples que o IPv6 e terá um tamanho de cabeçalho pequeno: "" será mais simples que o IPv6 e terá um overhead de pacote minúsculo. " Também será "definitivamente" uma conexão ponto a ponto. " Além disso, a rede usará criptografia de tráfego de ponta a ponta:
Mais informações sobre a rede Starlink NCC agora são praticamente desconhecidas.
O complexo NCC também inclui o complexo de controle e comando de telemetria de rede StarLink.
A SpaceX utiliza 4 estações (teleportos), onde estão instaladas estações próprias de controle e coleta de telemetria na banda Ku e Ka.
Estes são Brewster (estado de Washington nos EUA), Cordova (Argentina), Tromsø (Noruega), Avarua (Nova Zelândia). O canal de telemetria e controle de cada satélite pode estar ativo por até 2,5 horas por dia (12 minutos por revolução ao redor da Terra) na órbita, embora o tempo estimado das sessões de telemetria seja de 60 minutos por dia
.
Além disso, o Space X celebrou um acordo com a operadora norueguesa KSAT para usar sua rede mundial operando nas bandas X e S. O Space X poderá usar toda a rede terrestre KSAT, consistindo de estações em todo o mundo, incluindo Tromsø (Noruega), Svalbard (Noruega) ), Antártica, Cingapura, África do Sul, Dubai e Maurício. A mesma rede global é amplamente usada para voos de veículos de lançamento Falcon 9 e da espaçonave Dragon SpaceX. A SpaceX também criou sua própria estação de rastreamento e monitoramento no estado de Washington (índice ("RED1"), que deve carregar a carga principal, e usar a rede KSAT se necessário.
As sessões de comunicação na banda S ou X podem durar até 2,5 horas dia (ou 10 minutos em cada loop), embora o valor calculado seja 60 minutos por dia.
A SpaceX também formou uma rede de estações de teste para testar o serviço na rede StarLink.
As estações de teste de solo incluem seis estações terrestres fixas e três estações terrestres móveis. Seus endereços:
- Sede da SpaceX: Hawthorne, Califórnia.
- Sede da Tesla Motors: Fremont, Califórnia.
- Centro de Testes SpaceX: McGregor, TX.
- SpaceX Brownsville: Brownsville, TX
- SpaceX Redmond: Redmond, Washington
- SpaceX Brewster: Brewster, Washington.
- Van 1 de teste de banda larga SpaceX: portátil
- Van 2 de teste de banda larga SpaceX: portátil
- Van 3 de teste de banda larga SpaceX: portátil
Foi planejado que durante o período de teste os satélites transmitissem apenas sobre essas estações terrestres (ângulo de elevação de 40 ° a 90 °), o que corresponde a uma sessão de cerca de 10 minutos todos os dias.
Cada estação terrestre está equipada com de um a quatro conjuntos de antenas faseadas e / ou parabólicas com as seguintes características
, podendo também, para o efeito, ser utilizadas antenas de telemetria e banda Ku.
Estações de gateway (gateways)
Estações de gateway (gateways) fornecem transmissão de informações da Internet via satélite para terminais de assinantes. Assim, na ausência de comunicação inter-satélite, para a operação de um terminal de assinante, é necessário que pelo menos um gateway esteja localizado na área de cobertura do sinal de satélite através do qual o terminal de assinante está operando atualmente. Um gateway pode funcionar com centenas e milhares de terminais de assinantes. Um gateway de rede Starlink típico tem 8 antenas, cada uma das quais pode transmitir informações para seu próprio satélite.
Portanto, um gateway dentro da rede Starlink deve ser entendido como um conjunto de postes de antena separados localizados em um lugar e operando na banda Ka. Normalmente no gateway também existem terminais de assinantes servindo para fins de controle: eles verificam em quais modulações em determinadas condições climáticas a rede opera em uma determinada área.
Abaixo do radom (este é o nome da tampa radiotransparente) há algo semelhante à seguinte antena:
O gateway deve ter fornecimento de energia garantido e conexão ao backbone da Internet. Ao mesmo tempo, o ponto de entrada do assinante na Internet não será o nó de nenhum provedor local mais próximo do gateway, mas apenas os próprios servidores da SpaceX, que terão sistema de faturamento, gerenciamento de tráfego do cliente e equipamento SORM (System of Operational Investigation Measures, nome americano de lei semelhante sobre a obrigação da operadora de telecomunicações de habilitar a polícia para visualizar o tráfego - Lei de Assistência à Aplicação da Lei, abreviatura CALEA).
Como os requisitos de servidor para os serviços acima são muito altos, é provável que o Starlink tenha de 4 a 5 pontos de entrada para a Internet nos Estados Unidos nos nós mais famosos para troca de tráfego (IX) entre ISPs. A propósito, isso adicionará alguns milissegundos, ou talvez algumas dezenas de ms à latência total da rede.
No momento, o Starlink utiliza antenas parabólicas com diâmetro de 1,5 m nos gateways em radoms (cúpulas radiotransparentes) de sua própria produção e com transmissor de 50 W. Uma característica das antenas parabólicas é que, ao contrário das antenas phased array, elas podem operar em ângulos de elevação baixos (o aplicativo da SpaceX afirma que até 5 °).
Aqui estão as especificações do Gateway (do arquivo Space X para o regulador de telecomunicações japonês)
Resulta da tabela que o terminal opera em um canal com largura de banda (largura do canal) de 500 MHz, levando em consideração os intervalos de guarda de 480 MHz. Diâmetro da antena 1,47 m, ângulo do feixe da antena 0,5 graus, ganho máximo da antena do terminal 49,5 dBi, EIRP máximo é 66,5 dBW.
Em combinação com o fato de que as antenas do satélite para comunicação com o gateway também são parabólicas e têm a capacidade de se desviar na direção desejada, isso torna possível expandir significativamente a área de trabalho de transmissão de informações do gateway para o satélite.
Figura: Mapa das localizações do gateway Starlink nos Estados Unidos em meados de outubro de 2020 mostrando sua cobertura teórica em um ângulo de elevação de 5 a 10 graus.
Um dos problemas que a SpaceX enfrenta ao implantar uma rede de gateways nos Estados Unidos é que, nos Estados Unidos, parte da banda Ka é atribuída ao serviço UMFUS. A última abreviatura é o termo geral usado pela FCC para se referir a serviços inovadores fixos, móveis e Internet das Coisas (IoT) que usam a banda Ka de 27,5-28,35 GHz. Os serviços (ou redes) que podem ser prestados pelos licenciados UMFUS estão relacionados apenas com tecnologias celulares fixas e terrestres e o serviço fixo por satélite, ou seja, comunicações móveis por satélite (como Starlink) não o são. Portanto, a SpaceX deve procurar nos Estados Unidos áreas com uma densidade populacional muito baixa - não mais do que 450 pessoas em uma área onde a densidade de radiação (PFD) das antenas de comunicação por satélite do gateway Starlink é um certo limite fixo de X (-77.6 dBm / m2 / MHz): ali, de acordo com a FCC, o sistema Starlink não interferirá nos serviços UMFUS.
Dado que os gateways exigem uma visão aberta do céu e a capacidade de operar em todos os 360 graus e com ângulos de elevação mínimos, esta condição complica significativamente o processo de encontrar um local adequado para o gateway.
Os gateways incluem moduladores e demoduladores, que convertem o sinal de rádio modulado em um fluxo de dados digital e o enviam para a rede terrestre.
Como mencionado acima, uma única vez e um atraso fixo na passagem de um pacote entre o NCC e o gateway desempenha um papel absolutamente crítico no sistema Starlink, portanto, colocar gateways em objetos em movimento, mesmo a uma velocidade mínima (por exemplo, plataformas flutuantes no oceano) pode ser difícil de resolver.
O Espaço X oferece o seguinte esquema para evitar interferência com outros satélites em órbita geoestacionária ou baixa, ao contrário da rede OneWEB, onde o satélite teve que se desviar alguns graus da linha vertical para a Terra, StarLink sugere mudar para outro Gateway. Aqui está um diagrama de um documento enviado pelo Space X a um regulador japonês.
Linha vermelha pontilhada "O feixe não é utilizado, pois existe a possibilidade de interferência com outros satélites." Linha pontilhada verde "O feixe pode ser organizado."
Assim, o Space X escolheu a opção de um número excessivo de gateways terrestres para poder selecionar entre vários gateways para cada satélite StarLink, também impõe ao Network Management Center a necessidade de calcular constantemente a posição relativa de cada satélite StarLink em relação aos satélites do GSO, e o mais difícil todos os satélites de outras operadoras, que serão implantados em outras órbitas e operando nas faixas de frequência selecionadas. Como o sistema StarLink vai lidar com esta tarefa no futuro, se milhares de satélites Kuiper, OneWEB, TeleSat LEO, sistemas semelhantes chineses, bem como outros sistemas que usam as bandas Ku e Ka forem lançados no não-GSO, é difícil de avaliar agora, mas a tarefa proposta parece muito ambiciosa.
As primeiras informações sobre a colocação de gateways Starlink fora do território continental dos Estados Unidos apareceram em outubro de 2020. No momento, a subsidiária australiana da Space X - Australia PTY LTD solicitou ao regulador australiano ASMA a colocação de 4 Gateways, todos eles planejados ao longo da costa sul da Austrália (ao longo do paralelo de 30..40 graus de latitude sul).
Materiais anteriores:
- Tudo sobre o projeto Starlink Satellite Internet. Parte 1. Nascimento do projeto
- Tudo sobre o projeto Starlink Satellite Internet. Parte 2. Rede Starlink