スターリンクサテライトインターネットプロジェクトに関するすべて。パート3。グラウンドコンプレックス

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ネットワークコントロールセンター

ネットワークコントロールセンター（NCC）は、衛星通信ネットワーク全体の制御、ゲートウェイステーションとサブスクライバーステーションの操作の調整、ネットワークでの1回の設定、ゲートウェイステーションとサブスクライバーステーションの操作（データ送信）用の衛星の周波数スロットの割り当て、課金の維持、送信されたデータの収集を提供します。受け取った情報、システムの状態に関するデータの収集。



NCCの決定的な重要性を考えると、ネットワークは通常、ホットスタンバイ状態で動作するプライマリNCCとバックアップNCCを提供します。





図：Hughes Network Systems（USA）による静止軌道上の衛星ネットワーク用のネットワークコントロールセンターの機器。



本質的に、NCCは、光ファイバ通信回線によってゲートウェイステーションに接続されたサーバーのセットです。光チャネルを介したNCCとゲートウェイ間の通信は、NCC情報パケットを一定の遅延でゲートウェイに送信することを保証するため、非常に重要です。これにより、情報を衛星に送信するプロセス、そして最も重要なこととして、衛星をあるゲートウェイから別のゲートウェイに切り替えるプロセス、および衛星。フローティング遅延を許可するプロトコルがある場合、セルラーやワイヤレスなどの通信システムの使用は、ここでは受け入れられません。



Elon Muskによると、ネットワークは独自のプロトコルを使用します。これはIPv6よりも単純で、ヘッダーサイズが小さくなります。「」はIPv6よりも単純で、パケットのオーバーヘッドが小さくなります。また、「間違いなく」ピアツーピア接続になります。」また、ネットワークはエンドツーエンドのトラフィック暗号化を使用します。





Starlink NCCネットワークに関する詳細は、現在ほとんど不明です。



StarLinkネットワークのテレメトリの制御と収集のための地上複合施設は、NCC複合施設と呼ばれることもあります。



SpaceXは4つのステーション（テレポート）を使用し、KuおよびKaバンドに独自の制御およびテレメトリ収集ステーションが設置されています。



これらは、ブリュースター（米国のワシントン州）、コルドバ（アルゼンチン）、トロムソ（ノルウェー）、アヴァルア（ニュージーランド）です。各衛星のテレメトリおよび制御チャネルは、1日あたり最大2.5時間（地球の周りの1回転あたり12分）の軌道でアクティブにできますが、テレメトリセッションの推定時間は1日あたり60分です



。StarLinkテレポートパラメータ



さらに、Space Xは、ノルウェーのオペレーターKSATと、XおよびSバンドで動作する世界規模のネットワークを使用する契約を締結しました。SpaceXは、Tromsø（ノルウェー）、Svalbard（ノルウェー）を含む、世界中のステーションのKSAT地上ネットワーク全体を使用できるようになります。 ）、南極大陸、シンガポール、南アフリカ、ドバイ、モーリシャス。この同じグローバルネットワークは、Falcon9発射車両とDragonSpaceX宇宙船の飛行に広く使用されています。 SpaceXはまた、ワシントン州に独自の追跡および監視ステーション（インデックス（ "RED1"）を作成しました。これは主な負荷を担い、必要に応じてKSATネットワークを使用する必要があります。S



バンドまたはXバンドでの通信セッションは最大2.5時間続く場合があります。計算値は1日60分ですが、1日（または各ループで10分）。





SpaceXは、StarLinkネットワークでサービスをテストするためのテストステーションのネットワークも形成しました。



地上試験ステーションには、6つの固定地球ステーションと3つの移動地上ステーションが含まれます。彼らの住所：

1. SpaceX本社：カリフォルニア州ホーソーン。
2. テスラモーターズ本社：カリフォルニア州フリーモント。
3. SpaceXテストセンター：マクレガー、テキサス州。
4. SpaceXブラウンズビル：テキサス州ブラウンズビル
5. SpaceXレドモンド：ワシントン州レドモンド
6. SpaceXブリュースター：ブリュースター、ワシントン。
7. SpaceXブロードバンドテストバン1：ポータブル
8. SpaceXブロードバンドテストバン2：ポータブル
9. SpaceXブロードバンドテストバン3：ポータブル

テスト期間中、衛星はこれらの地上ステーション（仰角40°から90°）でのみ送信するように計画されていました。これは、毎日約10分間続くセッションに相当します。



各地上局には、以下の特性を備えた1〜4つの位相アンテナアレイおよび/または放物線アンテナが装備されてい



ます。Kuバンドテレメトリおよび制御アンテナもこの目的に使用できます。

ゲートウェイステーション（ゲートウェイ）

ゲートウェイステーション（ゲートウェイ）は、インターネットから衛星経由で加入者端末に情報を送信します。したがって、衛星間通信がない場合、加入者端末の操作のために、少なくとも1つのゲートウェイが、加入者端末が現在動作している衛星信号のカバレッジエリアに配置されている必要があります。 1つのゲートウェイは、数百、数千のサブスクライバー端末と連携できます。一般的なStarlinkネットワークゲートウェイには8つのアンテナがあり、それぞれが独自の衛星に情報を送信できます。





したがって、Starlinkネットワーク内のゲートウェイは、1つの場所に配置され、Kaバンドで動作する一連の個別のアンテナポストとして理解する必要があります。通常、ゲートウェイには、制御目的で機能する加入者端末もあります。これらは、特定の気象条件でネットワークが特定のエリアで動作する変調をチェックします。



ラドム（いわゆる無線透過キャップ）の下には、次のアンテナに似たものがあります。





ゲートウェイには、電源とインターネットのバックボーンへの接続が保証されている必要があります。同時に、加入者のインターネットへのエントリポイントは、ゲートウェイに最も近いローカルプロバイダーのノードではなく、課金システム、クライアントトラフィック管理、およびSORM機器（System of OperationalInvestigation Measures、同様の法律のアメリカ名）を備えたSpaceX独自のサーバーのみになります。警察が交通を閲覧できるようにする通信事業者の義務について-法執行法のための通信支援、略してCALEA）。



上記のサービスのサーバー要件は非常に高いため、Starlinkは、ISP間のトラフィック交換（IX）の最も有名なノードで、米国のインターネットへの4〜5ポイントのエントリを持っている可能性があります。ちなみに、これにより、ネットワークの合計遅延に数ミリ秒、場合によっては数十ミリ秒が追加されます。



現在、Starlinkは、自社製品のラドム（放射線透過ドーム）のゲートウェイに直径1.5 mの放物線アンテナを使用し、50Wの送信機を備えています。パラボリックアンテナの特徴は、フェーズドアレイアンテナとは異なり、低い仰角で動作できることです（SpaceXのアプリケーションでは最大5°と記載されています）。



ゲートウェイの仕様は次のとおりです（日本の通信規制当局向けのSpace Xファイリングから）





表から、480 MHzのガード間隔を考慮に入れると、端末は500 MHzの帯域幅（チャネル幅）のチャネルで動作することがわかります。アンテナ径1.47m、アンテナビーム角0.5度、最大端子アンテナゲイン49.5 dBi、最大EIRPは66.5dBWです。



ゲートウェイと通信するための衛星上のアンテナも放物線状であり、目的の方向に偏向する能力を持っているという事実と組み合わせて、これはゲートウェイから衛星への情報送信の作業領域を大幅に拡大することを可能にします。





図：2020年10月中旬の米国におけるスターリンクゲートウェイの場所の地図。仰角5〜10度での理論上のカバレッジを示しています。



SpaceXが米国でゲートウェイのネットワークを展開するときに直面する問題の1つは、米国では、Kaバンドの一部がUMFUSサービスに割り当てられていることです。後者の頭字語は、27.5〜28.35 GHzのKaバンドを使用する革新的な固定、モバイル、およびインターネットオブシングス（IoT）サービスを指すためにFCCによって使用される一般的な用語です。 UMFUSライセンシーが提供できるサービス（またはネットワーク）は、固定および地上のセルラーテクノロジーにのみ関連し、固定衛星サービス、つまりモバイル衛星通信（Starlinkなど）は関連していません。したがって、SpaceXは、人口密度が非常に低い地域を米国で探す必要があります。Starlinkゲートウェイの衛星通信アンテナからの放射密度（PFD）がXの特定の固定制限（-77）である地域では450人以下です。6 dBm / m2 / MHz）：FCCによると、StarlinkシステムはUMFUSサービスに干渉できません。



ゲートウェイには、空のオープンビューと、360度すべてで最小の仰角で動作する機能が必要であるため、この条件により、ゲートウェイに適した場所を見つけるプロセスが大幅に複雑になります。



ゲートウェイには、変調された無線信号をデジタルデータストリームに変換して地上ネットワークに送信する変調器と脱変調器が含まれます。



上記のように、NCCとゲートウェイの間のパケットの通過における単一の時間と固定遅延は、Starlinkシステムで絶対的に重要な役割を果たします。したがって、最小速度（たとえば、海に浮かぶプラットフォーム）でも移動するオブジェクトにゲートウェイを配置することは解決が難しい場合があります。



Space Xは、静止軌道または低軌道にある他の衛星との干渉を回避するために、衛星が垂直線から地球まで数度ずれなければならないOneWEBネットワークとは異なり、次のスキームを提供します。StarLinkは別のゲートウェイへの切り替えを提案します。これは、SpaceXから日本の規制当局に送信されたドキュメントの図です。





赤い点線「他の衛星との干渉の可能性があるため、ビームは使用していません。」緑の点線「ビーム配置可能」



したがって、Space Xは、StarLink衛星ごとに複数のゲートウェイから選択できるようにするために、地上ゲートウェイの数が多すぎるオプションを選択しました。これにより、ネットワーク管理センターでは、GSO上の衛星に対する各StarLink衛星の相対位置を常に計算する必要があり、最も困難です。他の軌道に配備され、選択された周波数帯域で動作する他のオペレーターのすべての衛星。何千ものKuiper、OneWEB、TeleSat LEO衛星、中国の同様のシステム、およびKuとKaバンドを使用する他のシステムが非GSOで起動された場合、StarLinkシステムが将来このタスクにどのように対処するかを評価することは現在困難ですが、提起されたタスクは非常に野心的です。



米国大陸外へのスターリンクゲートウェイの配置に関する最初の情報は、2020年10月に登場しました。SpaceXのオーストラリア子会社であるAustraliaPTY LTDは、オーストラリアの規制当局ASMAに4つのゲートウェイの配置を申請しました。これらはすべて、オーストラリアの南海岸に沿って（南緯30..40度の平行線に沿って）計画されています。

以前の資料：

• スターリンクサテライトインターネットプロジェクトに関するすべて。パート1。プロジェクトの誕生
• スターリンクサテライトインターネットプロジェクトに関するすべて。パート2。スターリンクネットワーク