代码收藏家技术教程 2023-03-30

Starlink星座介绍及系统参数详解

提要速览：

本文介绍了Starlink星座参数，含Starlink的“用户数量”、“轨道高度”、“工作频段”、“传输延时”、“传输速率”、“收费标准”、“历史型号、卫星版本”，以及“Starlink与地面5G网络的带宽、时延对比”等基础数据及指标。

一、星座背景

Starlink是由SpaceX运营的卫星互联网星座，为 36 个国家/地区提供卫星互联网接入覆盖，其目标是覆盖全球。SpaceX 于 2019 年开始发射 Starlink 卫星。

截至 2022 年 7 月，Starlink 由 2,700 多颗在低地球轨道(LEO)上量产的小型卫星组成，这些卫星与指定的地面收发器进行通信。

截至 2022 年 2 月，SpaceX 宣布 Starlink 已拥有 250,000 名订户， 2022 年 5 月向 FCC 提交的一份文件报告称其订户已超过 400,000 名。

截至 2022 年 6 月，Starlink 为超过 500,000 名用户提供互联网访问。

Starlink的用户群的数量发展如下表所示：

二、星座参数

1）轨道高度： 550 公里

2）工作频段： Ku 和 Ka 波段

3）星间链路： 早期的卫星（2020年以前）是在没有激光链路的情况下发射的。星间激光链路已于 2020 年底成功测试，因此，2020年后发射的 Starlink 卫星才有激光链路。

4）传输延时：

通过地球同步卫星的互联网流量的最小理论往返延迟至少为 477 毫秒（between user and ground gateway），但实际上，现有GEO卫星的延迟为 600 毫秒或更多。Starlink 卫星在地球静止轨道高度的1 ⁄ 105至1 ⁄ 30处运行，因此，最小理论往返延时约 14 ms ，但实测最小延时约 25 ms 至 35 ms（说明：“25 ms 至 35 ms” 的数据摘自维基百科，图中所画的 14 ms 不包含地面站中转耗时），该时延与现有的电缆和光纤网络相当。该系统将使用声称“比IPv6更简单”的点对点协议，它还将在本地包含端到端加密。

5）传输速率及收费标准：

地面普通用户： 2020年10月，SpaceX在美国推出了一项名为“Better Than Nothing Beta”的付费测试服务，购买用户终端需499美元，且每个月的服务费需110美元，预计服务“50 Mbps至150 Mbps，延迟从20 ms至40 ms以上”。从 2021 年 1 月起，付费测试服务扩展到其他大陆，首先是英国。

地面高性能用户： SpaceX 宣布了Starlink Business，这是该服务的更高性能版本。它提供更大的高性能天线，列出的速度在 150 Mbps 到 500 Mbps 之间，天线成本为 2500 美元，每月服务费为 500 美元。

海上用户： 此外，马斯克旗下SpaceX正式推出了全新的移动服务Starlink Maritime，为全球船舶提供星链（Starlink）卫星互联网服务。SpaceX表示，包括商船、海上钻井平台、游艇都可以用Starlink Maritime。根据SpaceX的说法，海洋版卫星终端机官方售价10000美元，内含两支高功率天线。月费要价5000美元。在开通了该业务后，用户可以享受最高350Mbps的下载速度，并且所安装的天线还能在遇到恶劣天气的情况下，依旧保持稳定的网络传输。另外，Starlink Maritime 事实上暂时无法真正做到全球海洋覆盖，而是仅限美国本土（不包括阿拉斯加）近海、欧洲（不包括挪威、瑞典、芬兰）近海、澳洲南部近海、新西兰近海及巴西的近海，这应该是因为目前 Starlink 的运作模式其实是在终端机与地面接收站之间转送资料，因此离岸太远，超出地面接收站的范围，就无法使用。Starlink 预计在 2022 年第四季和明年都会持续扩大 Starlink Maritime 的覆盖服务范围。

6）海洋服务详情介绍：

如上图为Starlink官网公开显示的Starlink海上服务范围，浅色为已覆盖的区域，深色为2022年底甚至今后更久将要提供的服务区域。目前Starlink公开提供海上连线服务的海域范围仅限于，北美、欧洲、澳洲及南美地区的海岸及海域，上述区域已经可以使用Starlink海上服务，其他地区要等到今年第4季或更久之后才会提供服务。除了海上外，Starlink也开始提供机上连线的服务，与多家美国的航空公司合作。累计至今，Starlink发射2790颗低轨卫星，提供信号给36个国家。希望在5年内网络范围可以遍布全球。

三、卫星版本

1）v0.9（测试）

2019 年 5 月发射的 60 颗星链 v0.9 卫星具有以下特点：

具有多个高通量天线和单个太阳能阵列的平板设计
质量：227 公斤（500 磅）
使用氪作为反应质量的霍尔效应推进器，用于在轨位置调整、高度维持和脱轨
用于精确定位的星轨导航系统
能够使用国防部提供的碎片数据自主避免碰撞
海拔 550 公里（340 英里）
“这种设计的所有组件中的 95% 将在每颗卫星生命周期结束时迅速在地球大气层中燃烧”。

2）v1.0（操作）

自 2019 年 11 月发射的 Starlink v1.0 卫星具有以下附加特性：

在每颗卫星寿命结束时，这种设计的所有组件 100% 将在地球大气层中完全消亡或燃烧。
增加了K a波段
质量：260 公斤（570 磅）
其中一个编号为 1130 的名为 DarkSat 的卫星使用特殊涂层降低了反照率，但由于热问题和红外反射率，该方法被放弃了。
自 2020 年 8 月第九次发射以来发射的所有卫星都有遮阳板，以阻挡阳光从卫星的某些部分反射，以进一步降低其反照率。

3）v1.5（操作）

自 2021 年 1 月 24 日发射的 Starlink v1.5 卫星具有以下附加特性：

用于卫星间通信的激光器
质量：~295 千克（650 磅）
从 2021 年 9 月起发射的卫星上移除了挡住阳光的遮阳板。

4）v2.0（计划中）

SpaceX 正准备在 2021 年初之前生产 Starlink v2.0 卫星。 Starlink v2.0 卫星在通信带宽方面将“比 v1.0 能力强几乎一个数量级” 。SpaceX 希望在 2022 年开始发射 Starlink v2.0。但是，它们需要在Starship上发射，因为它们太大而无法装入Falcon 9整流罩内。 Starlink v2.0 比 Starlink v1 卫星更大更重。
用于卫星间通信的激光器
质量：~1,250 千克（2,760 磅）
长度：~7 m (23 ft) [224]
进一步改进以降低其亮度，包括使用介电镜膜。