مركز تحكم الشبكة
يوفر مركز التحكم في الشبكة (NCC) التحكم في شبكة الاتصالات الساتلية بالكامل ، وتنسيق تشغيل البوابة ومحطات المشتركين ، وتحديد مرة واحدة في الشبكة ، وتخصيص فتحات التردد على الأقمار الصناعية لتشغيل (نقل البيانات) للبوابة ومحطات المشتركين ، والحفاظ على الفواتير ، وجمع البيانات عن المحطات المرسلة و المعلومات المستلمة ، وجمع البيانات عن حالة النظام.
نظرًا للأهمية الحاسمة لـ NCC ، تشتمل الشبكة عادةً على NCC أساسي و NCC احتياطي يعمل في حالة الاستعداد الساخن.
الشكل: معدات مركز التحكم في الشبكة لشبكة ساتلية في مدار ثابت بالنسبة للأرض بواسطة Hughes Network Systems (الولايات المتحدة الأمريكية).
في جوهرها ، NCC عبارة عن مجموعة من الخوادم المتصلة بخطوط اتصال الألياف الضوئية بمحطات البوابة. يعد الاتصال بين NCC والبوابات عبر القنوات الضوئية أمرًا مهمًا للغاية ، حيث يضمن نقل حزم معلومات NCC إلى البوابة بتأخير مستمر ، مما يسمح لك بالتحكم الفعال في عملية إرسال المعلومات إلى القمر الصناعي ، والأهم من ذلك ، عملية تحويل القمر الصناعي من بوابة إلى أخرى ، والمحطة بين الأقمار الصناعية. استخدام أي أنظمة اتصالات ، على سبيل المثال ، خلوي أو لاسلكي ، إذا كان لديها بروتوكولات تسمح بالتأخير العائم ، غير مقبول هنا.
وفقًا لإيلون ماسك ، ستستخدم الشبكة بروتوكول الملكية الخاص بها ، والذي سيكون أبسط من IPv6 وله حجم رأس صغير: "" سيكون أبسط من IPv6 وبه حزمة صغيرة. " كما أنه سيكون "بالتأكيد" اتصالًا من نظير إلى نظير. " أيضًا ، ستستخدم الشبكة تشفير حركة المرور من طرف إلى طرف:
المزيد من المعلومات حول شبكة Starlink NCC غير معروفة عمليًا الآن.
يمكن أيضًا إحالة المجمع الأرضي للتحكم وتجميع القياس عن بُعد لشبكة StarLink إلى مجمع NCC.
يستخدم SpaceX 4 محطات (النقل الآني) ، حيث يتم تثبيت محطات التحكم وجمع القياس عن بُعد في النطاقين Ku و Ka.
هذه هي بروستر (ولاية واشنطن في الولايات المتحدة الأمريكية) ، كوردوفا (الأرجنتين) ، ترومسو (النرويج) ، أفاروا (نيوزيلندا). يمكن أن تكون قناة القياس والتحكم عن بُعد لكل قمر صناعي نشطة لمدة تصل إلى 2.5 ساعة في اليوم (12 دقيقة لكل ثورة حول الأرض) ، على الرغم من أن الوقت المقدر لجلسات القياس عن بُعد هو 60 دقيقة يوميًا
معلمات StarLink النقل الفضائي
بالإضافة إلى ذلك ، أبرمت Space X اتفاقية مع المشغل النرويجي KSAT لاستخدام شبكتها العالمية العاملة في نطاقي X و S. سيكون Space X قادرًا على استخدام شبكة KSAT الأرضية بأكملها من المحطات في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك Tromsø (النرويج) ، Svalbard (النرويج) ) ، القارة القطبية الجنوبية ، سنغافورة ، جنوب أفريقيا ، دبي وموريشيوس. تُستخدم الشبكة العالمية نفسها على نطاق واسع لرحلات مركبات الإطلاق Falcon 9 ومركبة Dragon SpaceX الفضائية. قامت SpaceX أيضًا بإنشاء محطة تتبع ومراقبة خاصة بها في ولاية واشنطن (الفهرس ("RED1") ، والتي يجب أن تحمل الحمل الرئيسي ، وتستخدم شبكة KSAT إذا لزم الأمر.
يمكن أن تستمر جلسات الاتصال S- أو X-band لمدة تصل إلى 2.5 ساعة لكل اليوم (أو 10 دقائق في كل حلقة) ، على الرغم من أن القيمة المحسوبة هي 60 دقيقة في اليوم.
شكلت SpaceX أيضًا شبكة من محطات الاختبار لاختبار الخدمة في شبكة StarLink.
تشمل محطات الاختبار الأرضية ست محطات أرضية ثابتة وثلاث محطات أرضية متنقلة. عناوينهم:
- مقر SpaceX: هوثورن ، كاليفورنيا.
- المقر الرئيسي لشركة تسلا موتورز: فريمونت ، كاليفورنيا.
- مركز اختبار SpaceX: مكجريجور ، تكساس.
- سبيس إكس براونزفيل: براونزفيل ، تكساس
- سبيس إكس ريدموند: ريدموند ، واشنطن
- سبيس إكس بروستر: بروستر ، واشنطن.
- شاحنة اختبار النطاق العريض من سبيس إكس 1: محمولة
- شاحنة اختبار النطاق العريض من سبيس إكس 2: محمولة
- شاحنة اختبار النطاق العريض من سبيس إكس 3: محمولة
كان من المخطط أن ترسل الأقمار الصناعية خلال فترة الاختبار فقط عبر هذه المحطات الأرضية (زاوية ارتفاع من 40 درجة إلى 90 درجة) ، وهو ما يتوافق مع جلسة تستغرق حوالي 10 دقائق كل يوم.
وقد تم تجهيز كل محطة أرضية بمصفوفات هوائي إلى أربع مراحل و / أو هوائيات مكافئة بالخصائص التالية
، كما يمكن لهذا الغرض استخدام هوائيات القياس عن بعد والنطاق Ku.
محطات البوابة (البوابات)
توفر محطات البوابة (البوابات) نقل المعلومات من الإنترنت عبر الأقمار الصناعية إلى محطات المشتركين. وبالتالي ، في حالة عدم وجود اتصال بين الأقمار الصناعية ، لتشغيل محطة المشترك ، من الضروري أن توجد بوابة واحدة على الأقل في منطقة تغطية إشارة القمر الصناعي التي يعمل من خلالها مطراف المشترك حاليًا. يمكن أن تعمل بوابة واحدة مع مئات وآلاف من محطات المشتركين. تحتوي بوابة شبكة Starlink النموذجية على 8 هوائيات ، يمكن لكل منها نقل المعلومات إلى القمر الصناعي الخاص بها.
لذلك ، يجب فهم البوابة داخل شبكة Starlink على أنها مجموعة من وظائف الهوائي المنفصلة الموجودة في مكان واحد وتعمل في النطاق Ka. عادةً ما توجد في البوابة محطات للمشتركين تخدم لأغراض التحكم: فهي تتحقق من التعديلات في ظروف الطقس المعينة التي تعمل بها الشبكة في منطقة معينة.
تحت الرادوم (هذا هو اسم الغطاء الراديوي الشفاف) يوجد شيء مشابه للهوائي التالي:
يجب أن تحتوي البوابة على مصدر طاقة مضمون والاتصال بالعمود الفقري للإنترنت. في الوقت نفسه ، لن تكون نقطة دخول المشترك إلى الإنترنت هي عقدة أي مزود محلي أقرب إلى البوابة ، ولكن فقط خوادم SpaceX الخاصة ، والتي سيكون لديها نظام فوترة وإدارة حركة مرور العميل ومعدات SORM (نظام إجراءات التحقيق التشغيلي ، الاسم الأمريكي لقانون مشابه بشأن التزام مشغل الاتصالات بتمكين الشرطة من عرض حركة المرور - قانون مساعدة الاتصالات لإنفاذ القانون ، المختصر CALEA).
نظرًا لأن متطلبات الخادم للخدمات المذكورة أعلاه عالية جدًا ، فمن المحتمل أن يكون لدى Starlink 4-5 نقاط دخول إلى الإنترنت في الولايات المتحدة في أكثر العقد شهرة لتبادل حركة المرور (IX) بين مزودي خدمة الإنترنت. بالمناسبة ، سيضيف هذا بضع ميلي ثانية ، أو ربما بضع عشرات من مللي ثانية إلى زمن انتقال الشبكة الإجمالي.
في الوقت الحالي ، تستخدم Starlink هوائيات مكافئة بقطر 1.5 متر على بواباتها في الرادوم (القباب الشفافة الراديوية) من إنتاجها ومع جهاز إرسال بقدرة 50 واط. تتمثل إحدى ميزات الهوائيات المكافئة في أنها ، على عكس الهوائيات ذات المصفوفة المرحلية ، يمكن أن تعمل بزوايا ارتفاع منخفضة (ينص تطبيق SpaceX على ذلك حتى 5 درجات).
فيما يلي مواصفات البوابة (من ملف Space X لمنظم الاتصالات الياباني)
ويترتب على الجدول أن المطراف يعمل في قناة بعرض نطاق (عرض قناة) يبلغ 500 ميجاهرتز ، مع مراعاة فترات الحراسة البالغة 480 ميجاهرتز. قطر الهوائي 1.47 م ، زاوية شعاع الهوائي 0.5 درجة ، أقصى كسب للهوائي المطرافي 49.5 ديسيبل ، وأقصى EIRP 66.5 ديسيبل وات.
بالاقتران مع حقيقة أن الهوائيات الموجودة على القمر الصناعي للاتصال بالبوابة هي أيضًا مكافئة ولديها القدرة على الانحراف في الاتجاه المطلوب ، وهذا يجعل من الممكن توسيع منطقة عمل نقل المعلومات بشكل كبير من البوابة إلى القمر الصناعي.
الشكل: خريطة مواقع بوابة Starlink في الولايات المتحدة في منتصف أكتوبر 2020 تُظهر تغطيتها النظرية بزاوية ارتفاع من 5-10 درجات.
إحدى المشكلات التي تواجهها SpaceX عند نشر شبكة من البوابات في الولايات المتحدة هي أنه في الولايات المتحدة ، يتم تخصيص جزء من النطاق Ka لخدمة UMFUS. الاختصار الأخير هو المصطلح العام الذي تستخدمه لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) للإشارة إلى الخدمات المبتكرة الثابتة والمتنقلة وإنترنت الأشياء (IoT) باستخدام النطاق Ka 27.5-28.35 جيجا هرتز. الخدمات (أو الشبكات) التي قد يوفرها المرخص لهم UMFUS تتعلق فقط بالتقنيات الخلوية الثابتة والأرضية وخدمة الأقمار الصناعية الثابتة ، أي اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة (مثل Starlink) ليست كذلك. لذلك ، يجب أن تبحث SpaceX في الولايات المتحدة عن مناطق ذات كثافة سكانية منخفضة للغاية - لا يزيد عن 450 شخصًا في منطقة تكون فيها كثافة الإشعاع (PFD) من هوائيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية لبوابة Starlink حدًا ثابتًا معينًا لـ X (-77.6 dBm / m2 / MHz): هناك ، وفقًا للجنة الاتصالات الفيدرالية ، لن يتداخل نظام Starlink مع خدمات UMFUS.
نظرًا لأن البوابات تتطلب رؤية مفتوحة للسماء والقدرة على العمل في جميع درجات 360 وبزوايا ارتفاع دنيا ، فإن هذه الحالة تعقد بشكل كبير عملية العثور على موقع مناسب للبوابة.
تشتمل البوابات على مُعدِّلات ومزيلات تشكيل ، والتي تقوم بتحويل إشارة الراديو المُعدَّلة إلى تدفق بيانات رقمي وإرسالها إلى الشبكة الأرضية.
كما ذكرنا سابقًا ، تلعب مرة واحدة وتأخيرًا ثابتًا في مرور الحزمة بين NCC والبوابة دورًا حاسمًا للغاية في نظام Starlink ، لذا قد يكون من الصعب حل وضع البوابات على الأجسام المتحركة ، حتى عند الحد الأدنى من السرعة (على سبيل المثال ، المنصات العائمة في المحيط).
يقدم Space X المخطط التالي لتجنب التداخل مع الأقمار الصناعية الأخرى في المدار الثابت بالنسبة للأرض أو المدار المنخفض ، على عكس شبكة OneWEB ، حيث كان على القمر الصناعي أن ينحرف بضع درجات من الخط العمودي إلى الأرض ، يقترح StarLink التبديل إلى بوابة أخرى. هذا رسم تخطيطي من مستند أرسله Space X إلى منظم ياباني.
الخط الأحمر المنقط "لا يتم استخدام الحزمة ، حيث توجد إمكانية للتداخل مع الأقمار الصناعية الأخرى." خط منقط أخضر "يمكن ترتيب شعاع."
وبالتالي ، اختار Space X خيار عدد كبير من البوابات الأرضية حتى يتمكن من الاختيار من عدة بوابات لكل قمر صناعي StarLink ، وهذا يفرض أيضًا على مركز إدارة الشبكة الحاجة إلى حساب الموضع النسبي لكل قمر صناعي StarLink بالنسبة للأقمار الصناعية على GSO ، والأكثر صعوبة جميع الأقمار الصناعية للمشغلين الآخرين ، والتي سيتم وضعها في مدارات أخرى وتشغيلها في نطاقات التردد المحددة. كيف سيتعامل نظام StarLink مع هذه المهمة في المستقبل ، إذا تم إطلاق الآلاف من أقمار Kuiper و OneWEB و TeleSat LEO والأنظمة الصينية المماثلة ، بالإضافة إلى الأنظمة الأخرى التي تستخدم نطاقي Ku و Ka في غير GSO ، يصعب تقييمها الآن ، ولكن المهمة المطروحة تبدو طموحة للغاية.
ظهرت المعلومات الأولى حول وضع بوابات Starlink خارج الولايات المتحدة القارية في أكتوبر 2020. في الوقت الحالي ، تقدمت الشركة الأسترالية التابعة لـ Space X - Australia PTY LTD بطلب إلى المنظم الأسترالي ASMA لوضع 4 بوابات ، وكلها مخططة على طول الساحل الجنوبي لأستراليا (على طول خط العرض 30.40 درجة جنوبًا).
المواد السابقة:
- كل شيء عن مشروع Starlink Satellite Internet. الجزء 1. ولادة المشروع
- كل شيء عن مشروع Starlink Satellite Internet. الجزء 2. شبكة Starlink