на какой частоте работает старлинк
Как работает спутниковый интернет Starlink от Илона Маска. В России он будет?
Илон Маск презентует электромобили, запускает в космос ракеты и планирует высадку на Марс. Но помимо этого, он может изменить принцип подключения и работы интернета.
Это спутниковый интернет, с которым сеть станет доступна в любой точке мира, а подключаться он будет по-другому, без провода Ethernet.
Попробуем разобраться, как он работает — и что там с перспективами в России.
Что такое Starlink?
Спутники Starlink в космосе.
Starlink — это глобальная спутниковая система, которая придет на замену сотовым вышкам и обеспечит сетью весь мир. Разрабатывает ее производитель космической техники SpaceX.
Впрочем, даже на суше с высокоскоростными сетями большие проблемы. 4G доступна лишь 43% населения Земли, а отсутствие Wi-Fi в мелких населенных пунктах – обычное дело. Спутники решат эту проблему. «Большая часть Земли будет покрыта сетью к концу этого года, а в следующем году – вся», – писал Илон Маск в феврале 2021-го в Twitter.
SpaceX планирует отправить в космос 12 000 спутников и разместить их равномерно над всей Землей.
Планы насчет спутникового интернета настолько грандиозные, что компания рассматривает возможность провести его на Марсе, когда там высадится.
«Если вы отправите миллион человек на Марс, им понадобится возможность общаться. Я не думаю, что люди, отправляющиеся на Марс, будут довольны какими-то ужасными старомодными радиоприемниками. Они захотят взять свои iPhone или Android», — говорил президент компании Гвин Шотвелл в 2016 году.
Как SpaceX запустит спутники и можно ли их увидеть в небе?
Огни спутников будут видны невооруженным глазом.
12 000 спутников Starlink заменят сотовые вышки проведут интернет по всей Земле равномерно.
Движение спутников Starlink.
Их удаленность от Земли составит 350 км. Для сравнения, расстояние между Землей и Луной составляет 384 400 км.
Найти их в небе можно с помощью сайта разработчика Джеймса Дарпиниана. Он создал 3D-модель Земли, на ней показывается, когда можно увидеть пролетающие спутники Starlink в любой точке мира.
Откройте доступ к геолокации или просто укажите свой адрес. Сайт покажет, в какое время вы сможете увидеть спутники Starlink.
В Москве в Савеловском районе спутник Starlink был виден 15 марта в 20:23.
Как развивается инфраструктура Starlink?
Вес одного спутника Starlink составляет всего 260 кг. Благодаря легкости и компактности на одну ракету SpaceX Falcon 9 может поместиться 60 таких аппаратов. Заряжать их не нужно, на орбите каждый спутник питается от собственной солнечной батареи.
Ракета Falcon 9. На ней спутники Starlink отправляются на арбиту. В 2021 году она уже дважды доставляла спутники в космос, всего рейсов было 22.
Процесс подключения к интернету со Starlink также изменится. Для его подсоединения нужно будет установить небольшую спутниковую антенну у себя дома, чтобы принимать сигнал и передавать его роутеру.
Starlink поможет с установкой антенны. Компания выпустила приложение для Android и iOS, которое поможет вам выбрать лучшее местоположение с помощью дополненной реальности.
Спутниковая тарелка Starkink.
Проблема для Starlink — погодные условия. «Мы рекомендуем устанавливать спутники Starlink в таком месте, чтобы избежать скопления снега и других подобных препятствий, закрывающих поле обзора. Сильный дождь или ветер также могут повлиять на ваше спутниковое интернет-соединение, потенциально приводя к снижению скорости или редкому отключению», — говорится на сайте компании.
Каким будет интернет от Илона Маска?
«Пользователи могут рассчитывать на скорость передачи данных в 50-150 Мбит/с и задержку сигнала в 20-40 мс в ближайшие несколько месяцев», — говорится на сайте Starlink.
Это не максимум, который компания может предложить. По мере совершенствования инфраструктуры параметры интернета будут увеличиваться.
«По мере запуска большего количества спутников, установки новых наземных станций и улучшения сетевого программного обеспечения, скорость передачи данных, задержки и время безотказной работы значительно улучшатся», — сообщается на сайте компании.
Скорость скачивания составляет около 80 Мбит/с, и она существенно выросла с сентября. Кроме того, это в принципе достойный показатель на фоне других спутниковых провайдеров. К примеру, операторы Viasat и HugheNet обеспечивают лишь четверть от этого.
Starlink против двух спутниковых провайдеров. Скорость передачи данных многократно выше.
Задержка в среднем составляет 42 мс. Это чуть больше, чем обещала SpaceX в рамках бета-теста, и в два-три раза больше, чем у большинства наземных сетей. Только это чуть ли не в 20 раз ниже, чем у тех же спутниковых провайдеров HughesNet и Exede.
Starlink совершенствуется с каждым месяцем — скорость загрузки и выгрузки данных растет с каждым месяцем.
Когда весь мир перейдет на Starlink?
Программа бета-тестирования спутникового интернета уже идет.
На первом этапе он был доступен жителям северной части США и южной части Канады. С 20 января SpaceX расширила зону покрытия сети — она начала принимать заявки на подключение по всей Канаде и Великобритании.
SpaceX запустила уже 1323 спутников Starlink на орбиту. Первая партия была отправлена в мае 2019 года, а последняя — в марте текущего. Туда она доставляется с помощью ракеты-носителя Falcon 9.
У компании есть план поэтапного расширения зоны покрытия спутникового интернета. Starlink уже зарегистрировала дочерние компании Starlink в Австрии, Австралии, Аргентине, Бразилии, Франции, Чили, Колумбии, Германии, Греции, Ирландии, Италии, Мексике, Нидерландах, Новой Зеландии, на Филиппинах, в Южной Африке и Испании. России в списке нет.
Есть ли конкуренты у Starlink?
Starlink — безальтернативный лидер в плане развития спутникового интернета и реализации планов. При этом, в мире есть компании, теоретически способные составить конкуренцию проекту Илона Маска.
OneWeb — главный и пока единственный конкурент Starlink.
Достижения этой компании скромнее. В декабре она отправила на орбиту 36 новых спутников, а всего у нее их 110. Это в 10 раз меньше, чем у Starlink (1323 спутника).
Спутник OneWeb.
На них компания запустит новые спутники. В 2022 году она планирует приблизиться к Starlink по числу спутников на орбите и увеличить их их количество на 648 единиц. С учетом 110 имеющихся их общее число составит 758.
До 2020 года OneWeb считалась российской компанией. Она сотрудничала с местной спутниковой системой «Гонец». У нас в стране ей не дали законно работать.
В течение трех последних лет ее заявка на получение нескольких полос частот неоднократно обсуждалась в Государственной комиссии по радиочастотам России (ГКРЧ). В итоге она была отозвана до получения дополнительных сведений о проекте.
Почему в России работа Starlink запрещена?
В декабре 2020 года Правительство Российской Федерации внесло в Госдуму постановление о штрафах для операторов, которые используют иностранные спутниковые системы связи.
Его уже назвали «законом против Starlink». Согласно законопроекту, за пользование иностранными спутниковыми системами связи физические лица будут оштрафованы на сумму от 10 до 30 тысяч рублей, а для юридических сумма может достигать 1 миллиона рублей.
Впрочем, и без «закона против Starlink» пользование интернетом от Илона Маска на территории нашей страны незаконно.
Запрет связан с тем, что российские службы не смогут контролировать трафик, проходящий через Starlink, OneWeb и аналоги, а значит, этими сетями смогут пользоваться злоумышленники.
Поэтому остается выбирать между двумя вариантами выхода: запретить пользование услугами зарубежных провайдеров или осуществлять подключение через отечественных операторов. Так у российских служб хотя бы будет доступ к трафику.
Интернету Илона Маска помешают появиться в России?
Пока радикальных мер насчет работы всемирных спутниковых систем на территории России не принималось, но по мере развития технологии ситуация может измениться.
Принцип передачи сигнала сети изменится. Логично, что под технологии подстроится и законодательство. Однако для России сохраняется одна проблема — она желает отделить свою сеть от остального мира.
Как устроена глобальная система Starlink
SpaceX провела очередной успешный запуск ракеты-носителя Falcon 9, выведя на орбиту испанский спутник радиолокационного наблюдения PAZ и собственные интернет-спутники. Это первые тестовые спутники в рамках масштабного и амбициозного проекта Starlink по создании орбитальной группировки спутников, которые обеспечат почти всю поверхность Земли недорогим широкополосным доступом в интернет. В числе главных инвесторов проекта Starlink, напомним, Google и Fidelity.
Как всё начиналось
О самом проекте мы писали множество новостей по мере того, как всё развивалось, но, конечно же, за эти годы — а изначально идея была озвучена ещё в конце 2014 года — все всё забыли. Давайте попробуем освежить в памяти основные моменты, которые известны на данный момент.
Спутники позволяют покрыть огромную территорию и в этом их главное преимущество для обеспечения интернета. Фактически, один аппарат может покрывать практически целое полушарие. Но есть и недостатки — радиоволнам приходится преодолевать большое расстояние через атмосферу, что неизбежно приводит к возникновению помех и задержек. Как итог — задержка может составлять от сотен миллисекунд до нескольких секунд, что накладывает существенные ограничения. Проект SpaceX призван устранить все эти ограничения.
Особенности и преимущества системы Starlink
Изначально SpaceX планировала запустить 4425 спутника с передатчиками Ka- и Ku-диапазонов (от 12 до 18 гигагерц и от 26,5 до 40 гигагерц соответственно) со сроком службы 5-7 лет на низкую околоземную орбиту в 83 орбитальных плоскостях в диапазоне высот от 1110 до 1325 километров. Как пишет научное издание N+1, именно такое размещение, по оценке компании, должно было устранить главный недостаток спутникового интернета — большие задержки в прохождении сигнала.
Затем в 2017 году стало известно, что спутниковая группировка SpaceX будет состоять из 11943 спутников. Кроме изначальных 4425 аппаратов в группировку планируется включить 7518 спутников на более низких орбитах — от 335 до 346 километров.
По задумке, все аппараты будут выстроены в одноранговую сеть (каждый спутник в сети будет самостоятельной единицей, одновременно выполняя функции и клиента, то есть участника сети, и сервера, управляющего ее сегментами). Это должно расширить каналы связи и увеличить скорость доступа в густонаселенных районах — существенно более низкое размещение спутников позволит снизить задержку сигнала до 25 миллисекунд. Для сравнения, в сотовых сетях стандарта 4G задержка составляет в среднем семь-восемь миллисекунд, но может быть и больше в зависимости от нагрузки на сеть и удалённости сотовых вышек.
Схема размещения спутников Starlink на орбите.
SpaceX тщательно скрывает детали проекта, так что техническая сторона глобального интернета Starlink вызывает множество вопросов. Современные системы связи на геостационарных телекоммуникационных спутниках могут одновременно обслуживать в среднем до 1200 подключений. Это означает, что к одному спутнику одновременно могут подключиться не более 1200 наземных терминалов, к каждому из которых, в свою очередь, могут быть подключены несколько сотен компьютеров. Но тут надо учитывать, что канал не резиновый в таком случае делится между всеми одновременно подключенными компьютерами.
Сейчас компания рассчитывает обеспечить возможность подключения каждого наземного терминала к сети на скорости до одного гигабита в секунду. То есть, один такой терминал может обеспечить широкополосным интернетом (больше 10-15 мегабит в секунду) небольшое поселение. Отметим, что для связи с Землей спутники оснащаются трансмиттерами с фазированными антенными решетками с технологией формирования направленной диаграммы, что позволит им работать как адаптивная сеть, переводя свободные каналы на те участки планеты, где в данный момент находится больше всего активных пользователей. Передавать данные друг другу спутники SpaceX смогли бы с помощью лазерной связи с частотой излучения более десяти терагерц.
Если предположить, что спутники SpaceX будут поддерживать не меньшее количество подключений, то вся группировка из 11943 спутников сможет обслуживать не более 14,3 миллиона наземных терминалов, но реальная цифра будет меньше из-за перемещения спутников относительно земной поверхности и переключения терминалов между аппаратами.
Стоит также упомянуть, что организовать доступ в интернет по Wi-Fi по всему миру спутниковая группировка SpaceX не сможет. По крайней мере, не напрямую. Технология Wi-Fi основана на частотах 2,4 и 5 гигагерц, а передача сигнала на этих частотах через ионизированные слои атмосферы невозможна в принципе.
Цена и другие нерешённые вопросы
Экономическая составляющая проекта всемирного доступа в сеть SpaceX пока не ясна. Исходя из предыдущих заявлений компаний, можно сделать вывод, что зарабатывать она планирует на рекламе, аренде и продаже оборудования — терминалы SpaceX явно будут дороже нынешних моделей, учитывая множество улучшений.
Вдобавок ко всему, пока абсолютно не решен нормативно-правовой вопрос, даже в США. Федеральная комиссия по связи США (FCC) пока разрешила компании Маска запуск и испытание двух спутников, но формирование группировки из почти 12 тыс. аппаратов всё ещё изучается, в том числе и военными. И это не говоря о том, что аналогичные разрешения SpaceX ещё нужно получить от регуляторов других стран, ведь, помним, система должна быть глобальной. И если та или иная страна не даст разрешение, компании придется выключать вещание спутников на их территории. Но это маловероятно. Куда вероятнее запрет на поставку терминалов в эти государства.
Конкуренты
SpaceX далеко не одинока в желании обеспечить с помощью спутников доступ в интернет из любой точки мира. Аналогичные проекты развивают британская OneWeb, инвесторами которой выступают Qualcomm и Virgin Galactic Брэнсона, Samsung, Boeing и Telesat. И они уже получили разрешение от FCC на использование частот для передачи сигналов. Правда, группировка SpaceX должна быть самой крупной.
В сухом остатке
Всё о проекте «Спутниковый интернет Starlink». Часть 1
В качестве предисловия:
Моя профессиональная жизнь в спутниковой связи началась 1 мая 1993 года, и по сей день является и интересной и успешной. Поэтому, услышав четыре года назад о проекте Starlink компании SpaceX американского миллиардера и энтузиаста космоса Илона Маска, я не мог им не заинтересоваться. В первую очередь из-за того, что он кардинально выпадает за рамки той спутниковой связи, к которой мы в отрасли привыкли за последние 20-30 лет.
Уже на моих глазах проект претерпел значительные изменения и начал воплощаться в реальные спутники, гейтвеи и терминалы, быстро меняясь в ходе его развития. Чтобы не заблудиться в этих изменениях и новостях, ориентироваться в огромном количестве фактов, связанных с проектом, я начал писать для себя заметки о проекте Starlink, выкладывая их в своем блоге в livejournal. Недавно я собрал их в один текст и неожиданно для себя понял, что они превратились, по сути, в мини-энциклопедию Starlink.
Учитывая, что персона Илона Маска и все его проекты привлекают внимание самых широких слоев населения, а представления о Starlink, сложившиеся о нем в интернете (и не только российском), иногда крайне далеки от реальности, то буду рад, если собранный мной материал, вместе с моим анализом на базе профессионального опыта, поможет читателю лучше понять всю грандиозность и сложность этого проекта.
И еще, если бы мне 5 лет назад представилось возможность, что то сказать Илону Маску, то я бы сказал ему: «satellite communications it is not as simple as rocket science!».
Надеюсь Вам будет интересно это прочесть,
Сергей Пехтерев, к.т.н
1. Рождение проекта Starlink
Если искать, откуда вырос этот проект, то, скорее всего, за точку отсчета надо взять 2007 год, когда Грег Уайлер основал компанию O3b Networks, акционерами которой стали спутниковый оператор SES (ему принадлежало 49,5% акций), Google, банк HSBC, фонд Liberty Global.
Такой сервис был воспринят правительствами и телекомами стран Африки, островных государств в Тихом океане, а также Пентагоном для его зарубежных баз. То есть бизнес удался, ресурс сети был распродан. Но из-за огромной стоимости антенн этой услугой не могли воспользоваться жители деревень в глубине Африки, да и просто частные лица. Нужен был проект «персонального спутникового интернета» на базе спутников на низкой орбите.
И такой проект появился внутри компании Google, куда в 2013 году устроился на работу Марк Кребс.
30 сентября 2014 года Google подала заявку на патент на спутниковую группировку для широкополосного доступа в интернет с сетью наземных шлюзовых станций и межспутниковыми линиями связи, в которой Марк Кребс значился как изобретатель.
Патент был выдан уже в 2017 году, вот как должна была выглядеть группировка спутников:
Таким образом, можно точно утверждать, что в 2013-2014 гг. внутри Google велась работа над спутниковым проектом для широкополосного доступа в интернет, и его активными участниками были Марк Кребс и Грег Уайлер. Последний решил привлечь к данному проекту Илона Маска, который только-только закладывал основы своего будущего успеха, переходя на версию 1.1 ракеты Falcon 9 и стыкуя грузовой космический корабль Dragon к МКС. Маску отводилась роль «извозчика» по доставке спутников в космос и «слесаря» по их изготовлению.
Что и как произошло в 2014 году между руководством Google, Илоном Маском и Грегом Уайлером, я сказать не могу: надо ждать, пока все они не выпустят мемуары и читать, кто, что, кому сказал и кто кого куда послал, но результат известен. Грег Уайлер расстался с Google и основал собственный проект OneWeb (WorldVu), а Илон Маск заручился финансированием от Google и в 2014 году начал аналогичный проект.
Таким образом, можно сказать, что отчий дом для проекта Starlink — это Google, а на роль родителей претендуют Грег Уайлер и Марк Кребс (в 2016 году Марк перешел в SpaceX, в 2018 году Илон Маск его оттуда выгнал, и с 2018 года Кребс работает над проектом Amazon Kuiper у Джеффа Безоса). Но настоящую жизнь в Starlink вдохнул Илон Маск, загоревшийся этой идеей в 2014 году. Вот первое упоминание Маском будущего проекта Starlink:
В настоящее время руководителем (или как минимум публичным лицом проекта Starlink является Джонатан Хефелер (Jonathan Hofeller), Вице Президент по Starlink&Commercial Sales
2. Основные события проекта Starlink
3. Цели и стоимость проекта
В январе 2015 года при открытии офиса в Редмонде Илон Маск отметил:
По оценкам аналитиков Morgan Stanley, опубликованным в июле 2020 года, проект Starlink не выйдет на положительный денежный поток до 2033 года.
4. Состав группировки Starlink
Говоря о составе низкоорбитальной группировки Starlink компании SpaceX надо отметить, что она состоит как минимум из двух отдельных спутниковых сетей. Первая сеть изначально (согласно заявке SpaceX в FCC от 15 ноября 2016 г.) планировалась из 4425 спутников. Эта заявка одобрена FCC 29 марта 2018 г.
Выглядеть это должно было так:
Вторая сеть из 7518 спутников должна будет работать в V-диапазоне (заявка подана 1 марта 2017 г., одобрена 19 ноября 2018 г.).
Группировка VLEO системы Starlink:
Потом SpaceX вносила изменения в 2018 году, понизив орбиту до 550 км. В таблице ниже приведен состав группировки, согласно последней заявки SpaceX в FCC (Федеральную комиссию по связи США) 17 апреля 2020 г. (заявка на данный момент еще не одобрена FCC):
Также отметим, что в начале июня 2020 года SpaceX направила в FCC еще одну заявку, названную Generation 2, согласно которой планируется еще почти 30 тыс. спутников на следующих орбитах:
Однако, в данном обзоре мы сконцентрируемся на анализе первого этапа сети в Кu/Ка-диапазонах, которая реально разворачивается сейчас и имеет шанс начать предоставление доступа в интернет в ближайшее время (конец 2020 г.). На данный момент SpaceX видит ее в следующем виде: 72 орбитальные плоскости с наклонением 53 градуса по 22 спутника в каждой на высоте 550 километров (возможно, что и это не окончательный вариант). Выглядит это так:
5. Архитектура сети Starlink
На рисунке изображена архитектура сети Starlink и ее важнейшие компоненты, а именно:
Космический сегмент — это спутники на низкой орбите (на данный момент разворачиваются первые 1600 спутников на орбите высотой 550 км с наклонением 53 градуса);
Наземный сегмент:
Рис. Структура глобальной спутниковой сети Starlink
Что касается наземной сети, то, по сути, она построена на сети Google. На саму SpaceX зарегистрировано две автономных сети — AS14593 и AS27277 (последняя, возможно, используется для внутренней IT-сети SpaceX). Судя по имеющимся данным, трафик абонентов SpaceX будет маршрутизироваться по арендованным ВОЛС (преимущественно собственной сети Google, где это возможно) на ближайшие узлы/точки обмена трафиком в США: LAX (Лос Анджелос), SEA (Сиэтл), ORD (Орландо), LGA (Нью-Йорк), SJC (Сан-Хосе), DFW (Даллас), IAD (Вашингтон). В своем твите от 2.10.2020 Elon Musk сообщил, что компания будет стараться размещать гейтвеи прямо на зданиях, где находятся «сервера», подразумевая, видимо, именно центры обмена интернет трафиком.
По данным на 2.11.2020 у SpaceX есть IP-адреса Австралии, Новой Зеландии, Канады, Великобритании, Германии и Испании, зарегистрированные в АS (автономная система, по сути, идентификатор провайдера, под которым зарегистрированы IP-адреса). AS36492 используется Google под названием «GOOGLEWIFI» для запуска общедоступных точек доступа Wi-Fi, но также используется Starlink для своих IP-адресов).
Для Австралии и Новой Зеландии есть два диапазона:
IPv4
103.152.126.0/24 Starlink Sydney PoP 1 user addresses (New Zealand)
103.152.127.0/24 Starlink Sydney PoP 2 user addresses
IPv6
2406:2d40:1000::/36 Starlink Sydney PoP 2 user addresses
2406:2d40::/36 Starlink Sydney PoP 1 user addresses (New Zealand)
Канада:
143.131.2.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.3.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.4.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.5.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.6.0/24 SpaceX Canada Corp.
143.131.7.0/24 SpaceX Canada Corp.
Для Европы:
162.43.192.0/24 SpaceX Services, Inc. (ES, Madrid)
162.43.193.0/24 SpaceX Services, Inc. (ES, Madrid)
176.116.124.0/24 SpaceX Services, Inc. (UK, London)
176.116.125.0/24 SpaceX Services, Inc. (UK, London)
188.95.144.0/24 SpaceX Services, Inc. (DE, Frankfurt)
188.95.145.0/24 SpaceX Services, Inc. (DE, Frankfurt)
В следующем материале опишем функционал каждого элемента сети.