Terminal de assinante
Um terminal de assinante é uma estação individual instalada em uma instalação fixa (casa) e projetada para servir um assinante (conta). Ou seja, todos os que moram na casa podem usar a internet, que é distribuída via wi-fi, mas essa conta será uma conta. E a probabilidade de a SpaceX organizar o acesso de grupo ou várias contas a um terminal no futuro próximo, estimo como muito baixa.
Em 2016, nos documentos enviados pelo Space X à FCC (ver apps.fcc.gov/els/GetAtt.html?id=197812&x= ) foram declarados 5 tipos de terminais de assinantes. Na tabela abaixo, esses são os Modelos A, B, C, D. E
As primeiras 2 colunas referem-se a estações terrenas para tarefas de controle e monitoramento de satélite e as últimas cinco são terminais de assinantes



Hoje, o design do modelo ES-A é conhecido. O Modelo ES-B, a julgar pela magnitude do padrão de radiação, deveria ter um diâmetro de antena maior e, talvez devido ao seu tamanho maior em relação ao Modelo A com um diâmetro de antena de 48 cm, foi considerado inadequado para o mercado de consumo de massa e possivelmente de custo mais alto. O Modelo B pode ser dimensionado para corresponder às antenas planas de phased array encontradas no satélite StarLink. Modelos com antenas parabólicas ainda não foram apresentados ao público e podem ser desenvolvidos posteriormente.
Como podemos observar na rede StarLink, o terminal de assinante pode trabalhar com canais de downlink de 5 larguras nominais de 15,30,60, 120 e 240 MHz, permitindo transmitir 15,30, 60, 120 e 240 megassímbolos, respectivamente.
Parâmetros técnicos do terminal de assinante: de acordo com o aplicativo Space X enviado ao regulador japonês em 2020, os principais parâmetros do terminal não mudaram desde o primeiro pedido ao FCC em 2016:

Ou seja, o diâmetro externo da antena é de 55 cm, seu ganho G / T é de 9 dB / K, as velocidades máximas são 350 Mbit da Internet e 130 Mbit do terminal para a Internet. Resulta da tabela que o terminal opera em um canal (inroute) com uma largura de banda (largura do canal) de 60 MHz. Diâmetro efetivo da antena 48 cm, ângulo do feixe da antena 2,8 graus, ganho máximo da antena do terminal 34,6 dBi, EIRP (EIRP) máximo é 38,2 dBW.
A potência do transmissor do terminal de assinante muda dependendo de sua inclinação em relação à linha até o zênite. No caso em que o feixe da antena é direcionado ao zênite, a potência fornecida à antena é de 0,76 W, com um desvio máximo da vertical de 4,06 W. A limitação aqui é definida pelos padrões sanitários dos EUA sobre a densidade de fluxo de rádio, onde os parâmetros do terminal Space X são apenas 1% mais baixos do que o nível permitido para uma instalação que não requer o envolvimento de instaladores profissionais.
Assim, podemos concluir que a eficiência espectral de recepção de um terminal de assinante a 240 MHz é bastante baixa, a largura do canal é transmitida através dele em no máximo 350 Mbit, ou seja, 1,5 bits / hertz. Isso provavelmente se deve ao pequeno diâmetro da própria antena e à baixa utilização de área inerente das antenas de phased array.
Além disso, conforme mostrado acima, em uma das cartas da SpaceX, a seguinte tabela foi dada:

Os dados de modulação, especialmente no link espaço-terra, são provavelmente dados "com otimismo", porque 64QAM tem 6 bits por símbolo, e não 1,5, que caracterizam a versão atual do terminal de assinante, mas os dados no padrão da antena ( especialmente instalado em um satélite) são muito úteis para entender como a rede Starlink funcionará.
O terminal de assinante consiste em duas partes. Antena de 48 cm de diâmetro com phased array, que é instalada fora de casa de modo a ter a visão mais aberta do céu em todos os 360 graus:

A foto mostra uma das primeiras versões do terminal de assinante StarLink, a
antena é conectada à fonte de alimentação por meio de um cabo com conector Ethernet, que também serve como cabo de alimentação (tecnologia PoE, power over Ethernet).
Aqui está uma foto do terminal de 1º de novembro de 2020, quando o teste beta público começou.
Aparentemente, a antena possui um revestimento externo de plástico, como um invólucro, uma foto do terminal localizado no local de teste de Boca Chica, no Texas, apareceu na rede em 12 de outubro, onde este invólucro não resistiu às condições climáticas locais e começou a desabar:

A casa tem um roteador Wi-Fi e uma fonte de alimentação.
No vídeo abaixo, a primeira tela do terminal da casa do funcionário
Figura: O roteador está nas mãos de um funcionário da SpaceX, ao fundo está uma antena (parece uma mesa redonda branca em uma perna preta).
Como o aparecimento do roteador foi classificado como informação até 27 de outubro de 2020, as fotos de melhor qualidade apareceram somente após essa data.
Aqui está a placa de identificação da marca no roteador:

Os roteadores são fabricados em Taiwan e as antenas são fabricadas nos EUA, pela própria SpaceX.
Outro elemento do kit do terminal será uma fonte de alimentação que fornece um roteador e uma antena.


Um dos primeiros testadores mediu o consumo de energia do terminal StarLink quando estava funcionando com uma bateria de carro, o consumo de energia foi de 116 W. Também é relatado que a antena do terminal StarLink é aquecida, com uma potência de 180 watts.
O kit do terminal é fornecido em uma caixa de papelão medindo aproximadamente 60 por 60 cm e pesando 9..9,5 Kg.
Na foto estão as caixas fornecidas em fase de teste beta

No estágio de teste beta público, a entrega começou em outras caixas:

Vista interior

Apesar do famoso tweet de Elon Musk sobre Plug and Play:

- Isso é muito longe da verdade. Antes de “conectar” o cabo de alimentação na tomada e começar a “jogar”, você terá que fazer um evento interessante - a instalação da antena.
A solução mais simples e típica é a instalação em uma superfície plana - um gramado:

ou uma vista de longe

É claro que o tamanho do suporte é muito pequeno para um vento forte e será necessário enrolar a base do tripé com pesos ou aparafusá-la com parafusos / buchas em outra superfície sólida.
Um fio enrolado na grama não é, para dizer o mínimo, a melhor solução se o assinante às vezes corta a grama com um cortador de grama. Então a solução é a montagem no telhado (também uma solução típica). No entanto, não há 100% de certeza de que a Geração Z, acostumada com iPhones, vai lidar com tal instalação tão facilmente quando será necessário arrastar e prender tal estrutura na cumeeira:

Figura: Easy Up EZ PNP Peak - Antena Starlink não intrusiva para montagem no telhado
O mais difícil durante a instalação é não danificar a impermeabilização do telhado e fixá-la no local por onde o cabo entra na casa.
Em geral, de acordo com a estimativa do autor, pelo menos 50% dos assinantes potenciais decidirão usar os serviços de um instalador ou construtor profissional, a fim de economizar tempo e dinheiro em futuras reformas residenciais.
Não há nada a dizer sobre a estrutura interna da antena, porque é um segredo corporativo da SpaceX (pelo menos até que algum terminal seja roubado e descoberto por admiradores secretos do talento dos engenheiros da SpaceX).
Muito provavelmente, haverá esses chips / microcircuitos dentro (foto tirada da C-Com, outro fabricante de antenas planas de phased array):

Figura: Módulos 4 por 4 elementos RX para recepção, TX para transmissão. Moeda canadense.
O aspecto mais inesperado do projeto da antena é a presença de um acionamento elétrico. A julgar pelo design, a antena irá girar no plano horizontal 360 ° e desviar 50-60 graus no plano vertical. Esta decisão (a introdução de um acionamento elétrico na estrutura) é muito controversa, uma vez que qualquer conjunto rotativo é a causa de possíveis falhas, especialmente levando em consideração as mais diversas condições climáticas, quando a antena pode estar coberta por uma crosta de gelo, poeira, areia, etc. podem entrar nas fendas.
Acredito que a introdução do acionamento elétrico na estrutura foi feita de forma a evitar a necessidade de trabalhar em ângulos de baixa elevação - a inclinação da antena em direção ao satélite "em funcionamento" em determinado momento aumenta a área efetiva da antena (veja a fórmula para seu cálculo abaixo) e, consequentemente, a taxa de transmissão e receber informações.
Área efetiva da antena = sin (elevação) * Área geométrica.
Ou seja, em um ângulo de elevação de 25 °, a área efetiva da antena é de apenas 42% de sua área geométrica. Quando ligada, a antena do terminal fica orientada para o norte, visto que existe a “densidade” máxima de satélites acima do 53º paralelo. Neste caso, o ângulo de inclinação da antena é grande o suficiente e permite que você tenha um ângulo quase reto entre a direção do satélite e o plano da antena. Ao testar em regiões mais ao sul dos Estados Unidos, e ainda mais no equador, a densidade do satélite nas laterais do horizonte será aproximadamente a mesma e a antena provavelmente olhará para o zênite.
Teoricamente, o acionamento elétrico poderia, trabalhando constantemente, desviar a antena para o satélite "ótimo para operação" mais próximo, no entanto, isso impõe certos requisitos à velocidade do acionamento e seus recursos. Para áreas abaixo do 30º paralelo, os satélites do 50º paralelo não são mais visíveis e o ângulo de inclinação do terminal para o norte será menor ou não será, embora a densidade do satélite seja maior quanto mais longe estivermos do equador. Na área equatorial, a antena será direcionada quase horizontalmente ao solo e a "densidade" dos satélites no campo de visão do terminal é mínima.
Construir um terminal de phased array não é um desafio técnico complexo, mas a tecnologia é um desafio maior. O fato é que os terminais de assinantes modernos para comunicação com satélites geoestacionários com antena parabólica custam cerca de US $ 250 e, de acordo com o modelo adotado nos EUA, não são vendidos ao assinante, mas são fornecidos a ele por 2 a 3 anos como parte do serviço. No início do projeto Starlink, Elon Musk apontou que US $ 300 é o custo-alvo do terminal. Ao mesmo tempo, antenas de phased array modernas de outros fabricantes, por exemplo Kymeta, agora custam cerca de US $ 20-25 mil. Portanto, os tecnólogos da SpaceX enfrentam uma tarefa muito difícil - reduzir o custo do terminal de assinante para pelo menos US $ 1.000 para que o business case convirja em um futuro próximo. Tempo. Nota,que o preço anunciado de US $ 499 em novembro tem uma relação muito fraca com seu custo atual. O próprio Elon Musk confirmou totalmente isso em seu tweet datado de 3 de novembro de 2020:
"Reduzir o custo do terminal Starlink, que pode soar um tanto trivial, é na verdade nosso desafio técnico mais difícil"

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
- Tudo sobre o projeto Starlink Satellite Internet. Parte 3. Complexo de solo