Sharp разрабатывает универсальный спутниковый терминал

axnemo

Цитата:

А у Шарп используются сверхвысокочастотные интегральные схемы (MMIC), где тысячи излучателей и цифровых фазовращателей размещены на плоских печатных платах или кремниевых кристаллах

Вы описали принцип Starlink, где использован полупроводниковый подход на кремниевых чипах в активной фазированной решётке, то есть АФАР на MMIC;
а Sharp используют другой подход - это ЖК-ФАР, то есть не активная, а пассивная ФАР, когда антенна представляет из себя ЖК-матрицу подобную тем, что в теликах, только слой жидких кристаллов не для показа изображения, а для изменения направленности, работает координатно-матричная система управления с TFT-транзисторами, как в матрице телика; жидкие кристаллы под воздействием напряжения от контроллера могут переориентироваться, то есть выступают в роли регулировщиков, осуществляя фазовый сдвиг в нужной точке антенны, тем самым меняя направление излучения от слоя крошечных медных позолоченных полосок, нанесённых на стекло;
в общем, японская координатная система Sharp позволяет управлять десятками тысяч излучателей с помощью всего нескольких сотен дорожек по краям панели, используя стандартную технологию плоских ЖК-матриц

Galaxpro

Не все так, если по порядку то:

1 - У Японии уже есть действующие спутниковые системы. Это QZSS (Michibiki) - национальная геостационарная/высокоэллиптическая система и SKY Perfect JSAT - крупнейший частный спутниковый оператор Азии с целой армадой геостационарных спутников (GEO), обеспечивающих связь и вещание на весь Тихоокеанский регион. И никто не отменял сотрудничество, Япония не изолирована. Протокол 5G NTN (3GPP), под который Sharp строит антенну, создаётся именно для того, чтобы антенна работала с любыми международными сетями (Eutelsat OneWeb, Amazon Kuiper, Telesat LightSpeed, AST SpaceMobile), не требуя от Японии запуска десятков тысяч собственных спутников.

2 - То что антенны Sharp не смогут работать со Starlink частично верно, Маск действительно защищает свою экосистему протоколами шифрования и авторизации на уровне софта. Но это закрытость не техническая, а юридическая и коммерческая. С точки зрения радиофизики антенна Sharp работает в тех же Ku/Ka-диапазонах, что и Starlink. Если SpaceX решит продавать доступ сторонним абонентам (или их к этому принудят регуляторы антимонопольными законами), технически подключиться можно.

3 - ЖК-антенна требует более мощного передатчика, так как панель сигнал не усиливает, а только направляет» — Это физическая ошибка! Ни одна приемно-передающая панель (ни у Starlink, ни у Sharp) сама по себе не «порождает» энергию из воздуха. В любой ФАР (и «кремниевой», и «на жидких кристаллах») радиосигнал генерируется усилителями мощности (PA) и малошумящими усилителями (LNA). Жидкие кристаллы в таких антеннах (как у компании Kymeta) работают только как электронный фазовращатель / затвор. Они меняют диэлектрическую проницаемость под напряжением, управляя направлением луча. Усилители стоят в гидросистеме/тракте точно так же, как и у Starlink. Утверждение, что ЖК-панель требует какой-то экзотический «центральный передатчик», искажает устройство активных и пассивных ФАР.

4 - Кремниевая антенна Starlink жарит сигналом во все стороны, поэтому связь стабильнее в ливень - это бред. Если бы антенна Starlink «жарила во все стороны» (излучала изотропно), она бы - не смогла передать сигнал на 500 км до спутника (энергия бы рассеялась), она бы нарушила бы все нормы регуляторов (FCC) по электромагнитной безопасности и создавала бы дикие помехи всем окружающим устройствам. Антенна Starlink формирует очень узкий, острой направленности луч. В плотный ливень сигнал Ku/Ka-диапазона затухает у любых систем, а стабильность Starlinkа достигается за счет автоматического подъема мощности (TPC) и быстрой смены спутников, а не за счет «жарки во все стороны».

5 - Почему Маск не взял ФАР на ЖК а выбрал кремниевые активные ФАРна микросхемах MMIC/RFIC по одной простой причине: масштаб и стоимость производства. SpaceX смогла удешевить кремниевые чипы благодаря печати миллионами штук на стандартных полупроводниковых фабриках. Технология ЖК-метаповерхностей на момент старта Starlink была сырой, дорогой и сложной в массовом выпуске, а не «плохой по физике».

6 - То что ФАР на ЖК непригодны на морозе без подогрева с этим согласен. Да кристаллы теряют скорость отклика при понижении температуры до отрицательных значений, НО встроенный подогрев — это стандартное решение для любой спутниковой техники. У того же Starlink в терминалах первого и второго поколений встроен мощный нагревательный элемент (до 100+ Вт) для растапливания снега и льда, так как налипший снег полностью блокирует радиосигнал любых антенн. Так что тут проблема уже не такая и проблема, если решение ее было создано еще до самой технологии.

7 - Антенны Sharp не для жилого комплекса, а для транспорта - тут тоже согласен, но есть оговорки. ДЛя стационарных обьектов кремниевые просто будут намного дешевле. Возможно технология ЖК ФАР прижевется и станет дешевле в изготовлении и тогда будет целесообразной для стационарного использования.

axnemo
1 - для приёма и отправки данных с геостационарной орбиты японская ЖК-антенна образец не годится, она маленькая и маломощная; может к 2030 году будут больше и мощнее, именно для геостационарных спутников, так же как и появятся новые спутники, а пока статья маркетинговая, в ней банально обобщили, но оставляю этот вопрос открытым, посмотрим
2 - бесполезно, Маска не сломить, японская антенна однозначно не будет работать со Starlink;
3 и 4 - ошибаетесь, не знаете, что антенна Starlink является активной (АФАР), то есть под пластиковой обшивкой терминала скрывается не просто кусок металла, а полноценный вычислительный центр и тысячи микроскопических радиостанций на кремниевых чипах, то есть данная антенна именно усиливает и излучает сигнал и может сильно жарить в любом направлении, но разумеется не во всех сразу, но обладает сверхбыстрым сканированием;
а японская антенна пассивная (ФАР), она не усиливает сигнал, а просто направляет, поступающий на неё сигнал, в нужную точку пространства, и она менее мощная, поэтому в ливень неэффективна, в отличие от Starlink;
5 - Илон Маск выбрал технологию АФАР не из-за экономии, а из-за концепции, поскольку у неё высокая мощность, высокая скорость переключения луча, высокая скорость передачи тяжёлых пакетов данных, неприхотливость на морозе и в плотный ливень;
а японская ЖК-антенна критически слаба на передачу сигнала, более медленная при смене направления луча, не может работать в дождь и на морозе без подогрева

Galaxpro писал(а):

а японская антенна пассивная (ФАР), она не усиливает сигнал

Японский терминал усиливает сигнал. Сама антенна пассивная, но вот усилитель сигнала до неё стоит. То есть АФАР это структура, в которой множество ячеек и антенна и усилитель сразу, а в ПФАР усилитель стоит до антенны. Плюс, у разных пассивных антенн будет свой коэффициент усиления за счёт разности в фокусировке луча.

Galaxpro писал(а):

высокая скорость передачи тяжёлых пакетов данных, неприхотливость на морозе и в плотный ливень

В плотный ливень в любом случае скорость будет проседать одинаково при равной мощности сигнала. Тут физику не обмануть пока. Если капли сравнимы с длиной волны, мощность сигнала будет теряться. И терминал старлинка тоже слепнет от снега, потому высокое тепловыделение для обогрева и приходиться кстати в этом случае.

Galaxpro писал(а):

выбрал технологию АФАР не из-за экономии

Именно из-за экономии. Да, АФАР сложнее и дороже в производстве в прямом сравнении. Но не забывайте про эффект масштаба производства, благоданя которому крутейшие серверные AMD EPYC, в пересчёте на готовый чип, оказываются дешевле "Эльбрусов" на 28 нм техпроцессе. Производство АФАР дешевле за счёт масштаба. Ну и нынешние терминалы максимально просты и дёшевы в серийном производстве, так как не имеют сложных крупных узлов и высокоточных скоростных приводов для постоянного отслеживания спутников. То есть за счёт огромного тиража и высокой автоматизации труда себестоимость отдельного терминала сильно снижается.

Если совсем грубо и упрощённо, то старлинк это Apple, а Sharp делает Android.
Старлинк построил свою монополию. Они сами делают терминалы, сами владеют сетью, сами запускают спутники. Чужую антенну в свою сеть они не пустят, как никто не даст поставить iOS на сторонний смартфон. Благодаря чему они получили огромный масштаб и снизили цену терминала. Но их железка тяжелая, прожорливая (до сих пор сильно греется) и привязана к одной спутниковой группировке.
Sharp со своей ЖК-антенной идет по пути открытого Андроида. Они не строят свои спутники, а делают универсальное открытое железо, которое на лету переключается между различными группировками спутников. Плюс они использовали опыт производства смартфонов и сделали достаточно компактной антену, чтобы ее можно было ставить на роботов.
Будет ли оно востребовано? Вполне вероятно. Как минимум в критически важной инфраструктуре их продукция смотрится предпочтительнее монопольного старлинка.

KoGor

Цитата:

Японский терминал усиливает сигнал

так ежу понятно, что на ЖК-антенну подаётся уже усиленный сигнал, но я же конкретно написал про антенну, а не терминал )

Цитата:

В плотный ливень в любом случае скорость будет проседать одинаково при равной мощности сигнала.

ошибаетесь, вы не учитываете размер антенны, быстродействие направленного луча, ведь Starlink больше по площади, а в фазированных решётках, чем больше площадь антенны, тем уже и дальнобойнее её луч, а быстродействие влияет на скорость передачи данных;
к тому же антенна Starlink мощнее японской по уровню излучаемой и принимаемой мощности, поэтому Starlink работает и в дождь, в отличие от ЖК-антенны

Цитата:

Именно из-за экономии. Да, АФАР сложнее и дороже в производстве в прямом сравнении. Но не забывайте про эффект масштаба производства

да не из-за экономии, а потому что технология АФАР уже была отработана и обеспечивала хорошие параметры, а ЖК-антенны в те годы были экспериментальной технологией с высоким внутренним затуханием, медленным временем отклика, особенно при низких температурах; если бы ЖК-антенна имела лучшие показатели то Маск не задумываясь пошёл бы по пути ЖК-технологии

Galaxpro писал(а):

ЖК-антенны в те годы были экспериментальной технологией с высоким внутренним затуханием, медленным временем отклика, особенно при низких температурах

Ну, тут возможно да, мне стоит рассматривать ретроспективно мотивацию инженеров старлинка. Но это не аргумент для отказа от ЖК сейчас.
ЖК принципиально уступает только в скорости фазирования, если уж говорить о недостатках. Да, ЖК не догнать по скорости АФАР. Но милисекунд ЖК в большинстве сфер вполне будет хватать. Даже на тех же поездах или автомобилях.

Galaxpro писал(а):

ошибаетесь, вы не учитываете размер антенны

Galaxpro писал(а):

а японская антенна пассивная (ФАР), она не усиливает сигнал, а просто направляет, поступающий на неё сигнал, в нужную точку пространства, и она менее мощная, поэтому в ливень неэффективна, в отличие от Starlink

Так определитесь, она менее мощная из-за пассивной антенны, или из-за размеров?
Никто мешает сделать Sharp антенну большей площади. Тут же просто прототип показан. Я не удивлюсь, что для стационарных объектов, поездов, лайнеров и для малых мобильных роботов/дронов будут разные размеры.
Да и мощность передатчика никто не запрещает менять.

KoGor

Цитата:

она менее мощная из-за пассивной антенны, или из-за размеров?

а что тут определяться, я вроде дал понять, что из-за того и другого, ЖК-антенна более экономичная, подводимую мощность целенаправленно сделали небольшой в угоду экономичности и малогабаритности; а АФАР от Starlink мощнее, кремниевые чипы жарят так, что мама не горюй, плюс размер больше и быстродействие, поэтому всё вкупе позволяет Starlink стабильно работать в дождь при небольшом снижении скорости

Galaxpro писал(а):

АФАР от Starlink мощнее

Тип антенны, в контексте обсуждаемых тут, не влияет на предел мощности. Возьмите ЖК антенну с той же площадью, поставьте передатчик, выдающий ту же эфирную мощность, и отличий в снижении скорости не будет. То есть сами технологии не про мощность сигнала, а про способ его фазирования.
Разница будет в потерях (у АФАР потери в виде тепловыделения при равной эфирной мощности в разы больше) и в скорости фазирования (у АФАР на порядки выше). Всё.
Дальше только инженерные нюансы, как необходимость подогрева/охлаждения, вес, потребление энергии, и так далее.

KoGor
я же сравнивал не тип антенны глобально, а конкретные антенны, то есть Sharp и Starlink;
но если уж гипотетически взять одинаковые размеры антенн и подать одинаковую мощность, то КПД будет выше у ЖК-антенны, поскольку в АФАР больше потерь в полупроводниковых усилителях, но АФАР выигрывает в огромном быстродействии, соответственно скорость выше;
я не пойму, что вы мне хотите доказать, уже по кругу ходим )

Ходим по кругу из за тотального непонимания Galaxpro того, как работает антенна. Но он упорно сам себя опровергает в каждом следующем сообщении, делая вид под каждым уточнением, что это и имел ввиду. Вот наглядно, утверждение:

Galaxpro писал(а):

но АФАР выигрывает в огромном быстродействии, соответственно скорость выше

Что за выигрыш в абстрактном "быстродействии"? Скорость интернета зависит от полосы частот и модуляции.
Скорость фазирования отвечает за переключения передачи с одного спутника на другой. Это считанные милисекунды (в случае Sharp) раз в 1-2 минуты. И антены с ЖК технологией Sharp с гигантским запасом хватит для плавного ведения спутников, даже если сам терминал установлен на быстро движущемся поезде или автомобиле. Для радиолокации боевого самолёта или ракеты технология АФАР идеальна. Для интернета, тем более стационарного, этот аспект избыточен.

Galaxpro писал(а):

ЖК-антенны в те годы были экспериментальной технологией с высоким внутренним затуханием, медленным временем отклика, особенно при низких температурах

Допустим да, когда старлинк разрабатывался, так и было. Но сейчас-то жк работает.
Ну вот я просто поискал в презентациях описания и заявления. Вот что пишут:

Цитата:

Sharp to Exhibit at The 3rd SPEXA – Space Business Expo Unveiling for the first time a multi-orbit compatible terminal (concept model) capable of seamless connectivity with LEO/MEO/GEO satellite communications networks

Цитата:

Sharp defense satellite receivers offer both low and geostationary links

Прямо из текста, куда ссылается новостная публикация.
Откуда взялось, например

Galaxpro писал(а):

для приёма и отправки данных с геостационарной орбиты японская ЖК-антенна не годится, она слишком маленькая и маломощная;

я не знаю.
Маленькая? Так это как раз её фишка. Маломощная? Есть цифры для сравнения?
Потом, я не думаю, что для "морского транспорта, строительной техники, беспилотных систем, и на удалённых промышленных объектах" нужны сотни Мбит/с.
К чему эта критика антенн с ЖК? Вы то что хотели под новостью сказать?
Как и комментарий

Galaxpro писал(а):

ведь в Японии нет своей спутниковой группировки

Для тех, кого в поисковике забанили, может и нет.

KoGor

Цитата:

Ходим по кругу из за тотального непонимания Galaxpro того, как работает антенна

Тотально, слова-то какие, да ещё в третьем лице стали писать, прям тихо сам с собою дурака стали валять, и своё недопонимание решили на меня списать, смешно;

Цитата:

Скорость интернета зависит от полосы частот и модуляции

да будет вам известно, что скорость интернета терминала Starlink напрямую зависит от быстродействия переключения луча АФАР;
надо понимать, что спутники постоянно движутся с огромной скоростью 27000 км/ч, соответственно антенна постоянно переключается между ними, и быстродействие АФАР исключает микроразрывы и потери пакетов;
если быстродействия недостаточно, то возникает микропауза в приёме/передаче сигнала, теряются пакеты, а для интернет-протокола потеря пакетов будет сигналом, что сеть перегружена, в ответ алгоритмы принудительно снижают скорость скачивания

Цитата:

Sharp defense satellite receivers offer both low and geostationary

вероятно, это касается новейших спутников, например, JSAT-31 HTS, а старые спутники для ЖК-антенны на картинке мало подходят, какие-то по частотам, а какие-то из-за слабой чувствительности приёмника в тарелке на спутнике, поэтому связь будет односторонней, ну или с низкой скоростью передачи, всё-таки сигнал надо забросить почти на 36000 км;
испытания этой антенны проходили во Франции и только с низкоорбитальными спутниками Eutelsat OneWeb, а с геостационарными спутниками эта антенна не работала, пока только маркетинговая статья, и как будут выглядеть антенны для этой связи неизвестно, может разные будут, например, маленькие, как на картинке, будут работать только с низкоорбитальными спутниками; в любом случае производство запланировано только на 2030 год

Galaxpro писал(а):

да будет вам известно, что скорость интернета терминала Starlink напрямую зависит от быстродействия переключения луча АФАР; надо понимать, что спутники постоянно движутся с огромной скоростью 27000 км/ч, соответственно антенна постоянно переключается между ними, и быстродействие АФАР исключает микроразрывы и потери пакетов;

Когда нет понимания ещё и разницы между линейной и угловой скоростями, ага, можно и такое написать. Сам спутник движется по наблюдаемому небу несколько минут, а не секунд, чтоб АФАР была критична.
Да, у ЖК на переключения тратятся миллисекунды. А сам сигнал до спутника идёт десятки миллисекунд просто из-за конечной скорости распространения волны. То есть чисто физически пинг упирается в расстояние до спутника. А ещё фазированные ЖК антенны, что могут бесшовно переключаться с одного спутника на другой, не теряя пакеты.

Galaxpro писал(а):

а старые спутники для ЖК-антенны на картинке мало подходят, какие-то по частотам, а какие-то из-за слабой чувствительности приёмника в тарелке на спутнике

Это додумали, или есть конкретный источник? Для спутника важна мощность источника. Конкретных цифр мощности передатчика я не нашёл. На глазок я не берусь определять. При этом первые коммерческие спутниковые сервисы на базе этих терминалов Sharp выкатывает уже в 2027 году.

Цитата:

Sharp is also growing its satellite business through partnerships. Starting in 2027, it plans to offer services from Luxembourg-based satellite operator SES in Japan under a deal announced in June.

вот ссылка
А у SES как раз среднеорбитальные и геостационарные спутники.

KoGor

Цитата:

Когда нет понимания... бла-бла-бла

знаете что, не пудрите мне мозги, если вы не понимаете о чём я, и не верите мне, тогда читайте научные статьи -
скрин-1, скрин-2; link-1, link-2

Цитата:

Конкретных цифр мощности передатчика я не нашёл

я читал, что образец был в районе 4 Вт, а сами антенны будут до 8 Вт для 40 см, и это небольшая мощность, поскольку на жидкие кристаллы нельзя подавать большую мощность, потому что они перегреваются и антенна слепнет, но если увеличить площадь антенны, то можно и мощность поднять; кстати ЖК-антенна может и на солнце сильно нагреться и "ослепнуть"; и надо заново искать, но надоело уже мутузить одно и то же

Galaxpro писал(а):

знаете что, не пудрите мне мозги, если вы не понимаете о чём я, и не верите мне, тогда читайте научные статьи - скрин-1, скрин-2; link-1, link-2

Когда нет аргументов очень хорошо кидать ссылки на первые попавшиеся статьи, не поняв о чём там написано.

Цитата:

On the medium timescales we establish the likely frequency allocation and beam switching period to be 15 seconds

То есть 1 переключение за 15 секунд. И в этой же статье написано:

Цитата:

The associated connectivity disturbances contribute to severe link underutilization for single long-lived TCP flows, which typically reach only 46% of the estimated link capacity

Цитата:

Finally, we conduct controlled experiments from Starlink dishes in two countries and analyze the impact of globally synchronized "15-second reconfiguration intervals'' of the satellite links that cause substantial latency and throughput variations.

То есть там чёрным по белому о том, что эффективность при скачивании крупных файлов проседает до 46% от номинала из-за однолучевого подключения.
А у Sharp технология про связь со всеми спутниками. В этом и фишка универсального терминала. Как я выше писал, заявлено, что ЖК антенны могут плавно, без разрывов переключаться между спутниками. Потом, спутники на геостационарной и средней орбитах движутся медленнее, чем низкоорбитальные. То есть самих переключений будет меньше за единицу времени.

Galaxpro писал(а):

я читал, что образец был в районе 4 Вт, а сами антенны будут до 8 Вт для 40 см

Так это очень хороший показатель для диапазонов спутниковой связи. Больше чем у терминалов старлинка. Не надо путать потребляемую, и эфирную, выходную мощность.

Galaxpro писал(а):

кстати ЖК-антенна может и на солнце сильно нагреться и "ослепнуть"

Жаль, что инженеры Sharp это не знают о ЖК панелях с диапазоном от -40 до +85 (как у элеклролитов), и разрабатывают своё бесполезное барахло. Ну, или уверены, что их ЖК панели ещё большую температуру держат.
У старлинка и sharp просто разные сферы. Sharp делает решения для бизнеса и производства, где важна постоянная связь, надёжность, гарантия невозможности одностороннего отключения (возможность работать одновременно с разными спутниками) и, в случае с мобильными версиями, экономичность. Старлинк это, в первую очередь, интернет для личного пользования, удалёнки, и компаний США. Ни одно критически важное производство за пределами США пользоваться им, при наличии альтернативы, не захочет. И вот учитывая это, я критически-ироничные комментарии вообще не понял к чему.

KoGor
Вы опять не поняли о чём я, хотя статья прямым образом подтверждает мои слова, что скорость переключения луча сильно влияет на скорость получения данных, поскольку в момент переключения луча происходит сетевое возмущение; и я к тому, что при более низкой скорости переключения, как в ЖК-антенне, будет уже потеря пакетов, а не вставание их в очередь, как у Starlink;
то есть для японской ЖК-антенны пауза в 20-30 миллисекунд будет огромной слепой зоной; за это время десятки пакетов данных отправляются в никуда; и происходит то, о чём я писал ранее, то есть компьютер пользователя, или точнее его система расценивает это как обрыв соединения, сбрасывает скорость интернета до минимума, и начинает медленно восстанавливать её обратно в среднем за 5-7 секунд;
могу привести сравнительную таблицу, может так понятнее будет - скрин

Цитата:

Не надо путать потребляемую, и эфирную, выходную мощность

да ежу понятно, что не про потребляемую мощность речь, но фишка в другом;
смотрите, антенна Starlink работает подобно фотовспышке, то есть в момент отправки пакета данных внутри АФАР на микросекунду включаются сотни чипов и выдают мощный выстрел, потом пауза и антенна отдыхает, то есть импульсный режим работы;
а японская ЖК-антенна работает как фонарик, она не умеет работать короткими вспышками, и излучает сигнал постоянно;
получается, что Starlink тратит мощность экономно, короткими вспышками, и переключается мгновенно;
а ЖК-антенна светит постоянно, но из-за медленных кристаллов при переключении луча полностью рвёт связь, обнуляя скорость интернета на компьютере;
касательно двух лучей и когда много спутников, то всё кардинально меняется, пакеты уже не будут теряться, но только при хорошем прохождении, а если будет сильный дождь и т.п. то АФАР работать не будет, из-за ограничения мощности и больших тепловых внутренних потерь подводимого сигнала, в отличие от Starlink, который выдаёт мощный луч;
в статье где про 4-8 Вт, имелось в виду мощность передатчика, но эффективная мощность ФАР будет кратно меньше, но данные засекречены, узнать нет возможности, в отличие от Starlink Standard - в районе 4 Вт в пике; а потребляемая мощность у обоих терминалов разумеется будет высокой - уже десятки Ватт, и у Starlink конечно больше, и она напрямую зависит от размера антенны и от техпроцесса самих чипов на АФАР

Цитата:

Жаль, что инженеры Sharp это не знают о ЖК панелях с диапазоном от -40 до +85

положите смартфон с lcd-экраном хотя бы на час экраном вверх под прямые солнечные лучи где-нибудь на юге летом, а потом попробуйте им попользоваться, вы будете удивлены происходящим на экране ))
надо понимать, что ЖК-кристаллы от повышенной температуры начинают запутываться, а в Японии летом Солнце весьма мощно греет, и в комбинации с постоянным разогревом самих кристаллов от тока сигнала, запросто может нагреть ФАР до 100 градусов, возможно, в инструкции по эксплуатации будет предупреждение об этом