Decidi postar este artigo depois de ler
esta publicação da
bigdhost , duvidei antes, porque muitos parâmetros foram tirados "do teto", mas decidimos que os números ainda não são a principal.
Aqui a ênfase está no StarX da SpaceX, mas as leis da física são as mesmas para todos.
Frequências e poderes
Primeiro você precisa decidir quais faixas serão usadas na Internet via satélite starlink. Até onde se sabe, para satélites com uma órbita alta, essa é a banda K-Ka (a frequência de 22 GHz está nessa faixa, na qual ocorre uma forte absorção de ondas pela umidade atmosférica, o que torna essa parte da faixa inadequada para comunicações de longa distância) e para satélites com uma órbita baixa, é V variam de 60 GHz.
A faixa K-Ka já é usada por vários meios de comunicação; portanto, pode ser difícil obter frequências aqui; dificilmente se pode esperar uma largura de banda superior a 200 MHz, mas o V ainda está quase livre e aqui as coisas podem ser melhores.
As licenças para o uso de frequências são obtidas em cada país separadamente. Por exemplo, toda a faixa wi-fi de 2400-2480 MHz para 14 canais pode ser usada no Japão, na Rússia 13 e na França apenas 9. Esses canais ocupam 20 MHz e se reproduzem nos vizinhos, também é possível criar um canal duplo a 40 MHz, o que permite dobrar a largura de banda, mas não é recomendado para uso em muitos dispositivos ou interferências. A largura de apenas 4g também é da ordem de 100 MHz, que é muito mais do que 3G. Essa extensão é uma das principais razões para o aumento da velocidade.
A potência máxima de transmissão do sinal também é atribuída. Para wi-fi omnidirecional, 0,1 W é permitido, para telefones, a dignidade é determinada. normas e é de cerca de 1 W, para a Internet via satélite, penso em 1 W também. Isso levanta a questão de qual banda esse poder recai.
Agora você precisa dividir as frequências entre os dispositivos; se houver muitos dispositivos, será necessário restringir a banda e, como resultado, a velocidade de transmissão. O mesmo acontece quando ocorre interferência, você precisa aumentar a taxa de potência / frequência (W / Hz) até que o nível de ruído seja excedido. Portanto, não é possível obter um milagre com muitos dispositivos ou interferências. Você precisa sacrificar a velocidade. Aqui, logicamente, através da faixa V, é possível pular mais dados.
Quão eficaz é usá-lo? Pegue a eficiência 5g vezes em 2018 no quintal) no wiki, conseguimos alcançar uma largura de banda de 4,5 Gbit / s com uma faixa de 200 MHz, para que os 1 Gbit / s reivindicados exijam 40 MHz, o que é um pouco demais para a faixa K, mas para V sem muito ocupado áreas realmente. Ao contrário de 5g, surgem dificuldades devido ao efeito Doppler, mas podem ser resolvidas na lateral da “caixa de pizza”.
A partir da razão de 1 Gbit / s a 40 MHz, pode-se observar que, para alta velocidade, para muitos assinantes, o alcance não é suficiente, portanto, é possível instalar várias antenas direcionais no satélite em vez de uma ampla, como resultado, obtemos várias estações base em um satélite.
Antenas
Agora sobre as antenas. Por parte dos assinantes, os requisitos são mais claros - para criar o ganho máximo na direção do satélite, todos os sinais provenientes de outras direções são ruídos. Para não mover mecanicamente a antena, é usado um farol.
Para criar um ângulo de diretividade mais nítido, o que proporciona um ganho mais alto, você precisa usar mais dipolos nas linhas e colunas da antena. Essas freqüências altas são boas, pois os dipolos e o tom entre eles são pequenos e você pode criar uma antena fortemente direcional, mesmo em tamanhos pequenos. Você pode obter um ganho superior a mil.
Além da diretividade, a antena também possui uma área que, se necessário, pode ser aumentada com a adição de dipolos. Mas, ao mesmo tempo, o nível não apenas de um sinal útil, mas também de ruído aumenta, a relação sinal / ruído com um simples aumento na área permanece. Por que isso pode ser necessário? O receptor pode trabalhar com um sinal de entrada muito fraco, mas tudo, exceto um receptor ideal, resfriado a 0 graus Kelvin, cria ruído interno, mas se o sinal de entrada for mais forte, esse ruído intrínseco não interferirá em quase nenhuma condição.
Além disso, exceto por uma amplificação forte na direção certa da ordem 1000 vezes, haverá radiação e recepção em outras direções com um coeficiente desigual de 0,01-0,5, a menos que você cubra com algo desses lados :)
Com um satélite, a situação é mais complicada. Com ele, você precisa cobrir um vasto território. Em torres de celular, como regra, 4 antenas são instaladas com uma diretividade de 110 ° em azimute e 4 ° de altura (próximo ao horizonte, para não direcionar energia inútil para o céu e a terra). Aqui, no caso de uma órbita baixa, um ângulo de 102 ° é declarado
Para fazer uma dessas antenas é bastante simples, mas ... adeus a altas velocidades com um grande número de assinantes, todos não conseguem entrar lá, mas se o jammer entrar lá ...
Mas talvez não seja à toa que o starlink esteja posicionado como alta velocidade? Talvez não seja em vão que esses satélites pesem 380 kg, e não 120 como o OneWeb?
Em princípio, uma dúzia pode ser feita. Por design, você pode fazer opções aqui, pois não há necessidade de redirecioná-las rapidamente se você realmente redistribuir a carga com os satélites vizinhos e puder trabalhar com os estacionários.
A opção com o PAR permite uma redistribuição mais ativa de zonas, mas é necessário elaborar o sistema para que haja menos influência mútua entre elas (aproximadamente como colocar 10 pessoas em uma sala e ao mesmo tempo elas devem falar ao telefone).
A opção com um espelho parabólico ou separação com buzinas é protegida dos vizinhos, mas é necessário redirecionar mecanicamente, e isso é redução de peso, energia e confiabilidade. Portanto, a redistribuição mútua da zona não é adequada.
Bem, um pouco de ficção) jammer de interferência de antena. Você pode determinar onde o jammer está localizado, remover seu sinal apenas com uma antena muito estreita e selecionar o nível para subtraí-lo do sinal recebido durante o processamento. Bem, o que é necessário para isso é uma antena especial, complicação do processamento do sinal, contração para apenas um diretor (bem, se você adicionar mais uma antena, você pode duas) Essas coisas podem os lutadores, mas não é adequado para esse sistema.
O mais misterioso
As tropas de EW são talvez uma das mais secretas, portanto, haverá apenas suposições sobre suas capacidades.
(Kraukha é destinado a aeronaves “ofuscantes”, sem mais dados)
A primeira opção de interferência é a interferência direcional no satélite. Nesse caso, a interferência deve ocupar todo o espectro alocado e ter uma potência espectral maior que os transmissores de assinantes.
Mas o protocolo de comunicação terá uma velocidade de transmissão mínima e a banda mais estreita alocada para ele, cuja redução não é suportada.
Para avaliação, deve haver um transmissor de 1 W, uma velocidade de 2 Mbps, que requer uma banda de 100 kHz (por analogia, com 5g), que fornece 10 W / MHz.
Multiplicamos pela faixa, obtemos a potência de interferência de 2 kW (para V, possivelmente mais). Isso tudo é tomado se o ganho das antenas dos assinantes e do jammer for o mesmo, mas não acho que elas serão muito diferentes devido à complexidade de criar um feixe estreito e posicioná-lo em um satélite em movimento.
Os produtos de guerra eletrônica podem fornecer 2 kW? Sim, talvez 10 possam em constante. Teoricamente, eles não precisam enviar essa interferência constantemente, precisam de pulsos curtos para estragar os pacotes transmitidos até que seja impossível recuperar dados. Mas totalmente, ele chegará ao satélite de apenas uma direção. Se houver várias antenas e tudo estiver bem dissociado, isso não afetará outros canais.
Deslocamento da banda em V. No seu início (60 GHz), está localizada a frequência de absorção pelo oxigênio atmosférico, o que proporciona uma grande atenuação no ar. É sabido que os militares dos EUA o usaram especificamente para se comunicar em curtas distâncias, de modo que, de longe, seria mais difícil ouvir e / ou se afogar, também no espaço onde essa atenuação não existe. E não ouvi mais alto na frequência de uso. Portanto, existe mais jammer nesse intervalo, mas talvez quase o mesmo.
Bem, agora, de uma maneira mais simples, se você colocar as que estão no chão, há apenas uma coisa que economiza aqui - a diretividade das antenas. Um satélite não pode transmitir mais de 200-300 watts no total a todas as antenas; receberá uma média de quilowatts com uma bateria. Aqui, a principal característica é o nível dos lobos laterais.
Se fosse possível obter os dados desse parâmetro, era possível obter estimativas bastante reais, mas por enquanto o próprio princípio.
Digamos que UBL -20 dB, o que significa nas laterais, a recepção é 100 vezes mais fraca do que na viga principal. Se o diretor tiver o mesmo poder, ele precisará estar além da raiz de 100 = 10 vezes mais perto que o satélite, com UBL -40, respectivamente, 100 vezes mais perto. Na matriz vibratória, a distribuição da amplitude do sinal é desigual, a amplitude diminui em direção às bordas, enquanto os lobos laterais diminuem. Ao mesmo tempo, o ganho é ligeiramente reduzido e, se for necessário mantê-lo, as dimensões e o preço aumentam, portanto esse parâmetro geralmente secundário pode ser sacrificado.
Você pode dividir 340 e 1100 quilômetros (você pode adicionar a influência do ângulo de localização) a esses valores, mas, ao mesmo tempo, o jammer deve estar na linha de visão, a interferência refletida será muito mais fraca e os Kulibins podem colocar sua antena no funil. Ainda existe a oportunidade de usar vários bloqueadores de baixa energia e baixo custo no território exigido, o que pode ser adequado para restringir o acesso a empresas fechadas.
Mas a conclusão é que, é claro, é possível se afogar, a questão é até que ponto e que meios serão necessários, e com as antenas direcionais, uma área muito grande é bloqueada apenas pelo efeito nos satélites.