محطة المشترك
محطة المشترك هي محطة فردية مثبتة في منشأة ثابتة (منزل) ومصممة لخدمة مشترك واحد (حساب). أي ، يمكن لأي شخص يعيش في المنزل استخدام الإنترنت ، والذي يتم توزيعه عبر Wi-Fi ، ولكن ستكون هذه فاتورة واحدة. واحتمال أن يقوم SpaceX بتنظيم وصول جماعي أو عدة حسابات إلى محطة واحدة في المستقبل القريب ، أقدر أنه منخفض جدًا.
في عام 2016 ، تم الإعلان عن 5 أنواع من محطات المشتركين في المستندات التي أرسلتها Space X إلى FCC (راجع apps.fcc.gov/els/GetAtt.html؟id=197812&x= ). في الجدول أدناه ، هذه هي النماذج A و B و C و D.E
يشير العمودان الأولان إلى المحطات الأرضية لمهام التحكم والمراقبة الساتلية ، ويشير العمودان الأخيران إلى محطات المشتركين
اليوم ، تصميم نموذج ES-A معروف. يجب أن يكون للنموذج ES-B ، بناءً على حجم مخطط الإشعاع ، قطر هوائي أكبر ، وربما نظرًا لحجمه الأكبر بالنسبة للنموذج A بقطر هوائي يبلغ 48 سم ، فقد وجد أنه غير مناسب لسوق المستهلك الشامل وربما تكلفة أعلى. قد يتم ضبط حجم الطراز B ليتناسب مع الهوائيات المسطحة ذات الصفيف المرحلي الموجودة على القمر الصناعي StarLink. لم يتم تقديم النماذج ذات الهوائيات المكافئة للجمهور بعد ويمكن تطويرها لاحقًا.
كما نرى في شبكة StarLink ، يمكن لمحطة المشترك العمل مع قنوات الوصلة الهابطة 5 عروض اسمية 15.30.60 و 120 و 240 ميجاهرتز ، مما يسمح بنقل 15.30 و 60 و 120 و 240 ميغا رموز على التوالي.
المعلمات الفنية لمحطة المشترك: وفقًا لتطبيق Space X الذي تم إرساله إلى المنظم الياباني في عام 2020 ، لم تتغير المعلمات الرئيسية للمحطة منذ التطبيق الأول على FCC في عام 2016:
أي أن القطر الخارجي للهوائي هو 55 سم ، وكسبه G / T هو 9 ديسيبل / كلفن ، والسرعات القصوى هي 350 ميجابت من الإنترنت ، و 130 ميجابت من المحطة إلى الإنترنت. ويترتب على الجدول أن المطراف يعمل في قناة (في الطريق) بعرض نطاق (عرض القناة) 60 ميغا هرتز. قطر الهوائي الفعال 48 سم ، زاوية شعاع الهوائي 2.8 درجة ، أقصى كسب للهوائي الطرفي 34.6 ديسيبل ، الحد الأقصى لـ EIRP (EIRP) 38.2 ديسيبل وات.
تتغير قوة المرسل لمحطة المشترك اعتمادًا على ميلها بالنسبة للخط إلى السمت. في حالة توجيه حزمة الهوائي إلى الذروة ، تكون القدرة التي يتم توصيلها للهوائي 0.76 واط ، مع أقصى انحراف عن الرأسي 4.06 واط. يتم تحديد القيد هنا من خلال المعايير الصحية الأمريكية لكثافة تدفق الراديو ، حيث تكون معلمات محطة Space X أقل بنسبة 1 ٪ فقط من المستوى المسموح به للتثبيت الذي لا يتطلب مشاركة فني تركيب.
وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج أن الكفاءة الطيفية لاستقبال محطة المشترك عند 240 ميجاهرتز منخفضة نوعًا ما ، ولا يتم إرسال عرض القناة من خلالها أكثر من 350 ميجابت ، أي 1.5 بت / هيرتز. ويرجع ذلك على الأرجح إلى صغر قطر الهوائي نفسه واستخدام المساحة المنخفضة الملازم لهوائيات الصفيف المرحلي.
أيضًا ، كما هو موضح أعلاه ، في إحدى رسائل SpaceX ، تم تقديم الجدول التالي:
من المرجح أن تُعطى بيانات التعديل ، خاصة على الوصلة فضاء-أرض ، "بتفاؤل" ، لأن 64QAM هي 6 بتات لكل رمز ، وليس 1.5 ، التي تميز الإصدار الحالي من محطة المشترك ، ولكن البيانات على مخطط الهوائي ( مثبتة بشكل خاص على القمر الصناعي) مفيدة جدًا في فهم كيفية عمل شبكة Starlink.
تتكون محطة المشترك من جزأين. هوائي بقطر 48 سم مع مصفوفة مرحلية يتم تركيبها خارج المنزل للحصول على منظر مفتوح للسماء على الإطلاق بمقدار 360 درجة:
تُظهر الصورة أحد الإصدارات الأولى لمحطة المشترك StarLink.
يتم توصيل الهوائي بوحدة إمداد الطاقة عبر كابل بموصل Ethernet ، والذي يعمل أيضًا ككابل طاقة (تقنية PoE ، الطاقة عبر Ethernet).
إليكم صورة المحطة اعتبارًا من 1 نوفمبر 2020 ، عندما بدأ الاختبار التجريبي العام.
على ما يبدو ، يحتوي الهوائي على طلاء خارجي من البلاستيك مثل الغلاف ، ظهرت صورة المحطة الطرفية الموجودة في موقع اختبار بوكا تشيكا في تكساس على الشبكة في 12 أكتوبر ، حيث لم يستطع هذا الغلاف تحمل الظروف المناخية المحلية وبدأت في الانهيار:
يحتوي المنزل على جهاز توجيه Wi-Fi ومصدر طاقة.
في الفيديو أدناه ، أول عرض للمحطة من منزل الموظف
الشكل: جهاز التوجيه في يد موظف SpaceX ، في الخلفية يوجد هوائي (يشبه طاولة مستديرة بيضاء على ساق واحدة سوداء).
منذ ظهور الموجه تم تصنيف المعلومات حتى 27 أكتوبر 2020 ، ظهرت أفضل الصور جودة فقط بعد ذلك التاريخ.
ها هي لوحة العلامة التجارية على جهاز التوجيه:
يتم تصنيع أجهزة التوجيه في تايوان ، ويتم تصنيع الهوائيات في الولايات المتحدة بواسطة شركة SpaceX نفسها.
سيكون العنصر الآخر في المجموعة الطرفية هو وحدة إمداد الطاقة التي توفر كلاً من جهاز التوجيه والهوائي.
قام أحد المختبرين الأوائل بقياس استهلاك الطاقة لمحطة StarLink عندما كان يعمل على بطارية السيارة ، وكان استهلاك الطاقة 116 وات. هناك أيضًا معلومات تفيد بأن هوائي محطة StarLink يتم تسخينه بقوة 180 واط.
يتم توفير المجموعة الطرفية في صندوق من الورق المقوى بقياس 60 × 60 سم تقريبًا ووزنه 9 ... 9.5 كجم. تُظهر
الصورة الصناديق المتوفرة في مرحلة اختبار بيتا المغلق
في مرحلة الاختبار التجريبي العام ، بدأ التسليم في صناديق أخرى:
نظرة داخلية
على الرغم من تغريدة Elon Musk الشهيرة حول Plug and Play:
- هذا بعيد جدا عن الحقيقة. قبل "توصيل" كبل مصدر الطاقة بمأخذ التيار وبدء "التشغيل" ، سيكون عليك القيام بحدث مثير للاهتمام - تركيب الهوائي.
الحل الأبسط والأكثر نموذجية هو التثبيت على سطح مستو - عشب:
أو منظر من بعيد
من الواضح أن حجم الدعامة صغير جدًا بالنسبة للرياح القوية وسيكون من الضروري لف قاعدة الحامل ثلاثي القوائم بالأوزان أو لفها بمسامير / مسامير على سطح صلب آخر.
بعبارة ملطفة ، سلك ثني على العشب ليس هو الحل الأفضل إذا كان المشترك يقوم أحيانًا بقص العشب باستخدام جزازة العشب. ثم الحل هو تركيب السقف (حل نموذجي أيضًا). ومع ذلك ، لا يوجد يقين بنسبة 100٪ أن الجيل Z ، الذي اعتاد على أجهزة iPhone ، سيتعامل مع مثل هذا التثبيت بسهولة شديدة عندما يكون من الضروري سحب مثل هذا الهيكل وتثبيته على حافة السقف:
الشكل: Easy Up EZ PNP Peak - تثبيت هوائي Starlink غير تدخلي على السطح
أصعب شيء أثناء التثبيت هو عدم إتلاف العزل المائي على السطح وتثبيته في المكان الذي يدخل فيه الكابل إلى المنزل.
بشكل عام ، وفقًا للمؤلف ، سيقرر ما لا يقل عن 50 ٪ من المشتركين المحتملين استخدام خدمات عامل التركيب أو البناء المحترف من أجل توفير وقتهم وأموالهم في تجديدات المنزل في المستقبل.
لا يوجد شيء يمكن قوله عن الهيكل الداخلي للهوائي ، لأنه سر شركة سبيس إكس (على الأقل حتى يتم سرقة بعض المحطات وكشفها من قبل المعجبين السريين بموهبة مهندسي سبيس إكس).
على الأرجح ، سيكون هناك مثل هذه الرقائق / الدوائر الدقيقة بالداخل (الصورة مأخوذة من C-Com ، وهي شركة مصنعة أخرى لهوائيات المصفوفة المسطحة):
الشكل: الوحدات النمطية 4 × 4 عناصر RX للاستقبال ، TX للإرسال. عملة كندية.
الجانب الأكثر توقعًا في تصميم الهوائي هو وجود محرك كهربائي. بناءً على تصميمه ، سوف يدور الهوائي في المستوى الأفقي بزاوية 360 درجة وينحرف بمقدار 50-60 درجة في المستوى الرأسي. هذا القرار (إدخال محرك كهربائي في الهيكل) مثير للجدل للغاية ، نظرًا لأن أي تجميع دوار هو سبب الفشل المحتمل ، لا سيما مع مراعاة الظروف المناخية الأكثر تنوعًا ، عندما يمكن تغطية الهوائي بقشرة جليدية ، يمكن أن يدخل الغبار والرمل وما إلى ذلك في الفتحات.
أعتقد أن إدخال محرك كهربائي في الهيكل تم إجراؤه لتجنب الحاجة إلى العمل بزوايا ارتفاع صغيرة - يؤدي ميل الهوائي نحو القمر الصناعي "العامل" في لحظة معينة إلى زيادة منطقة الهوائي الفعالة (انظر الصيغة لحسابها أدناه) ، وبالتالي ، معدل الإرسال و تلقي المعلومات.
المنطقة الفعالة للهوائي = الخطيئة (الارتفاع) * المنطقة الهندسية.
أي بزاوية ارتفاع 25 درجة ، تكون مساحة الهوائي الفعالة 42٪ فقط من مساحته الهندسية. عند تشغيله ، يكون الهوائي الطرفي موجهاً نحو الشمال ، حيث توجد "كثافة" قصوى للأقمار الصناعية فوق خط العرض 53. في هذه الحالة ، تكون زاوية ميل الهوائي كبيرة بدرجة كافية وتتيح لك الحصول على زاوية قائمة تقريبًا بين اتجاه القمر الصناعي ومستوى الهوائي. عند الاختبار في مناطق أكثر جنوبًا من الولايات المتحدة ، وأكثر من ذلك عند خط الاستواء ، ستكون كثافة القمر الصناعي على جانبي الأفق متماثلة تقريبًا وسيتطلع الهوائي على الأرجح إلى الذروة.
من الناحية النظرية ، يمكن أن يعمل المحرك الكهربائي باستمرار ، ويوجه الهوائي نحو أقرب قمر صناعي "مثالي للتشغيل" ، ومع ذلك ، فإن هذا يفرض متطلبات معينة على سرعة المحرك وموارده. بالنسبة للمناطق الواقعة تحت خط العرض 30 ، فإن الأقمار الصناعية على خط العرض 50 لم تعد مرئية وستكون زاوية ميل الطرف الشمالي أقل أو لا تكون على الإطلاق ، على الرغم من أن كثافة القمر الصناعي أعلى كلما ابتعدنا عن خط الاستواء. في المنطقة الاستوائية ، سيتم توجيه الهوائي بشكل أفقي تقريبًا إلى الأرض وتكون "كثافة" الأقمار الصناعية في مجال رؤية المطراف ضئيلة.
بناء محطة صفيف مرحلية ليس تحديًا تقنيًا معقدًا ، لكن التكنولوجيا تمثل تحديًا أكبر. الحقيقة هي أن محطات المشترك الحديثة للاتصال بالأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض بهوائي مكافئ تكلف حوالي 250 دولارًا ، ووفقًا للنموذج المعتمد في الولايات المتحدة الأمريكية ، لا يتم بيعها للمشترك ، ولكن يتم توفيرها له لمدة 2-3 سنوات كجزء من الخدمة. في بداية مشروع Starlink ، أشار Elon Musk إلى أن 300 دولار هي التكلفة المستهدفة للمحطة. في الوقت نفسه ، تكلف الهوائيات الحديثة ذات المصفوفة المرحلية من الشركات المصنعة الأخرى ، على سبيل المثال Kymeta ، الآن ما بين 20 إلى 25 ألف دولار. لذلك ، يواجه تقنيو SpaceX مهمة صعبة للغاية - لتقليل تكلفة محطة المشترك إلى 1000 دولار على الأقل بحيث تتقارب حالة العمل في المستقبل القريب. زمن. ملحوظة،أن السعر المعلن البالغ 499 دولارًا في نوفمبر له علاقة ضعيفة جدًا بتكلفته الحالية. أكد Elon Musk نفسه هذا تمامًا في تغريدته بتاريخ 3 نوفمبر 2020:
"إن خفض تكلفة محطة Starlink ، والتي قد تبدو وكأنها مجرد مشاة ، هي في الواقع أصعب التحديات التقنية التي نواجهها"
المواد السابقة:
- كل شيء عن مشروع Starlink Satellite Internet. الجزء 1. ولادة المشروع
- كل شيء عن مشروع Starlink Satellite Internet. الجزء 2. شبكة Starlink
- كل شيء عن مشروع Starlink Satellite Internet. الجزء 3. مجمع الأرض