Курс - Спутниковая связь Starlink

Применение спутниковой связи

Издание 2.0b (неполное, сокращенное)

КУРС ВОЕННОГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Автор: Владимир Степанец, советник Командующего Войск Связи и Кибербезопасности ВСУ

Перед началом изучения этого учебника-справочника хочу обратить твое внимание:

• Думать полезно - критически относитесь ко всему, что слышите или видите. В т.ч. к советам от других пользователей Starlink;)
• Starlink - это супер-современный, супер-передовой и супер-полезный но одновременно еще супер-сырой сервис от чрезвычайно талантливых людей. Он безальтернативен для нас, но не идеален, и никак не приспособлен компанией производителем не только к боевым условиям, а даже к реалиям полевого использования.
• И оборудование, и сервис Starlink постоянно обновляются и эволюционируют. Многое из того, что ты узнаешь на этом курсе через несколько месяцев уже может быть не актуальным. Найди свой путь быть в курсе обновлений.

---

Структура курса:

• Модуль 1 - Что такое Starlink?
• Модуль 2 - Терминалы Starlink
• Модуль 3 - Питание терминалов Starlink
• Модуль 4 - Развертывание и сворачивание терминалов Starlink
• Модуль 5 - Управление терминалом и настройки
• Модуль 6 - Безопасность использования терминалов Starlink
• Модуль 7 - Диагностика и решение проблем
• Модуль 8 - Starlink в сетевых инфраструктурах

Издание 2.0b (неполное, сокращенное) - Работа над материалами продолжается. Следующее издание этого учебника-справочника будет более полным (идут работы над 7 и 8 модулями).

---

Модуль 1 - Что такое Starlink?

1. Основные принципы работы
2. Спутники
3. Наземные станции
4. Условия для работы терминалов
5. Из чего состоит комплект терминала
6. Коммуникация терминалов со спутниками
7. Важность Starlink Account и идентификаторов
8. Терминал Starlink - мост в Интернет
9. Операторская сеть Starlink

Модуль 2 - Терминалы Starlink

1. Какие бывают терминалы Starlink?
2. WiFi роутеры Starlink
3. Возможности управления терминалами
4. Доступные аксессуары
5. Какие доступные модификации?
6. Как использовать сетевое оборудование?
7. Почему наша «тарелка» всегда смотрит почти на север?

Модуль 3 - Питание терминалов Starlink

1. Стандартные 110-240V - и другие требования к источникам питания
2. Мобильные инверторы 12-24V - > 220V
3. Мобильные источники питания
4. Что такое PoE++ и 802.3af?
5. Сторонние PoE инжекторы
6. Варианты «прямого» питания для модифицированных терминалов

Модуль 4 - Развертывание и сворачивание терминалов Starlink

1. Выбор места развертывания
2. Установка
3. Подключение и включение
4. Выключение
5. Диагностика качества подключения

Модуль 5 - Управление терминалом и настройки

1. Идентификаторы терминала и роутера
2. Аккаунт (учётная запись)
3. Прошивка (Firmware)
4. Управление параметрами
5. Мобильное приложение
6. Web-приложение
7. Альтернативное мобильное приложение
8. Кабинет пользователя starlink.com
9. Сброс параметров WiFi роутера и его инициализация

Модуль 6 - Безопасность использования терминалов Starlink

1. Безопасная транспортировка
2. Физическая защита
3. Маскировка - Оптический диапазон
4. Маскировка - инфракрасный диапазон (тепловизионная)
5. Средства РЭБ
6. Средства РЕР и радио-гигиена
7. Кибербезопасность
8. Профилактика и уход оборудования

Модуль 7 - Диагностика и решение проблем

7.2 - Сервис диагностики

7.3 - Доступные в Украине пути решений проблем

Модуль 8 - Starlink в сетевых инфраструктурах

1. Операторская сеть Starlink
2. Роль терминала Starlink
3. Архитектура сетевых сервисов терминала
4. WiFi роутер Starlink и режим Bypass
5. Маршрутизация и туннелирование для сочетания различных LAN

---

1 - 0 Что такое Starlink?

Многие уже не только видели, но уже и пользуются терминалами Starlink. По разным оценкам в Украине уже более 100 000 активных терминалов Starlink. ВСУ использует связь Starlink как безальтернативное решение, которое все еще остается не по зубам для средств РЭБ врага, работает везде и всегда. Почти всегда:) - бывают штормовые условия в которых и Старлинк молчит...

1 - 1 - 1 В чем принципиальное отличие Starlink от традиционных операторов спутниковой связи?

Starlink использует спутники на низких орбитах, около 550 км от нас с вами. Это в 65 раз ближе, нежели геостационарные орбиты традиционных спутников связи. А значит и сигнал долетит в 65 раз быстрее. И мощность передатчика может быть значительно меньше.

Ранее, для установления надежной связи, человечество размещало спутники на геостационарных орбитах - висит себе такой над конкретной точкой земной поверхности. Настроить параболическую антенну на него не так уж трудно. Одна беда - они довольно далеко от поверхности земли. Ориентировочно 35 786 км. Поэтому возникают достаточно большие транспортные задержки сигналов. Канал передачи данных довольно медленный, с существенными задержками, и имеет обычно очень ограниченную пропускную способность на передачу. Типичный пример ViaSat.

Что же сделал известный нам всем Илон Маск и его душераздирающая команда Starlink в компании SpaceX? - Было решено запускать спутники на низких орбитах, около 550 км от нас с вами.

1 - 1 - 2 Принципы работы спутниковой связи Starlink

Орбиты созвездия спутников (иногда еще пишут «рой») построены так, что над любой точкой поверхности земли, в пределах досягаемости связи спутникового терминала, всегда есть более одного спутника. То есть у терминала Starlink всегда есть доступ к спутникам.

Спутники Starlink не висят над фиксированной точкой поверхности планеты, а пролетают в небе с достаточно высокой скоростью. Кстати их уже сейчас (в середине 2023 года) летает более 4000 шт. А будет летать более 30 тысяч. Если наше оборудование будет уметь вести радиообмен с таким спутником все время, пока он летит над нами, например с наклонением на 25 градусов над обреем, то один спутник сможет обеспечить связь абонентам в зоне с радиусом более 940 км. А если оборудование умеет «видеть» спутник с углом наклонности от 40 градусов от горизонта, то радиус будет больше 573 км.

Подытожим - достаточное количество спутников + правильный терминал = быстрая и непрерывная доступность связи. Главное для терминала - иметь достаточный охват горизонта. Благодаря АФР (Активной Фазированной Решетке) это оказалось доступным и недорогим решением даже для терминалов, установленных на транспортные средства.

Доступные обучающие видео: https://youtu.be/xIULmWHfMaU, https://youtu.be/qs2QcycggWU

1 - 3 - 1 Наземные станции Starlink

Наземные станции Starlink обеспечивают подключение сети оператора к Интернет и размещаются во многих странах мира. Чем больше наземных станций доступно созвездием спутников, тем быстрее данные из терминалов попадают в общую сеть и обратно. Если мы посмотрим на любой из доступных трекеров спутников Starlink (например https://starlink.sx/), то увидим, что сейчас все спутники, летящие над Украиной, прямо, или через другой спутник, связаны с инфраструктурой одной из наземных станций в окрестных странах (Литве, Польше или Турции). Демонстрационное видео есть здесь - https://youtu.be/1A_lZlISn6I

1 - 4 - 1 Условия работы терминалов Starlink

Terminal работает всегда, если имеет:

• Чистый доступ к небу без помех (конус 100°, а еще лучше 140°)
• Неподвижное вертикальное (или с наклонением до 15°) установка
• Качественное питание (соответственно технической спецификации)
• Активный статус терминала в учётной записи Starlink

Препятствиями мы считаем кроны деревьев, столбы, кусты, строения, крышу, дымоход, башни и линии электроснабжения и т.д. Учитывая потребности маскировки, вы можете использовать маскировочные сетки, каптуры, полиэтиленовые пакеты, plastic-контейнеры. Помните, что максимальная радиопрозрачность того, что между поверхностью тарелки и небом - ваш лучший друг. АФР терминала имеет сервопривод. «Нога» вашего терминала должна быть либо вертикальной, либо иметь наклон не более 15 градусов от вертикали. Стабильное напряжение, правильная синусоида, достаточная мощность - это все позволит вашему терминалу служить вам долго. Для работы терминала он должен иметь активный статус в учетной записи Starlink.

1 - 5 - 1 Из чего состоит комплект терминала Starlink

• «Тарелка» (АФР = Активная Фазированная Решетка) с сервоприводом и ногой/стояком
• Подставка/база (на 3 или 4 ноги)
• WiFi роутер с PoE инжектором (в rev3 интегрирован в роутер)
• Кабели и адаптеры

Кабель терминала может быть неизменен (rev1/rev2) или отсоединен (rev3, HP). Длина от 12 до 44 метров. WiFi роутер может получать питание через PoE (rev1/rev2) or иметь встроенный блок питания (rev3, HP). Стоит отметить, что Ethernet адаптер не входит в стандартный комплект терминала (rev3). Это опция, которая заказывается отдельно.

1 - 6 - 1 Коммуникация терминалов и спутников - диапазоны частот

• Спутники передают данные для терминалов в диапазоне 10,7-12,7 ГГц
• Терминалы передают данные на спутники в диапазоне 14,0-14,5 ГГц (может быть использован и 12,75-13,25 ГГц)
• Спутники передают данные для наземных станций в диапазонах 10,7-12,7 ГГц, 17,8-18,6 ГГц, 18,8-19,3 ГГц и 19,7-20,2 ГГц
• Наземные станции передают данные на спутники в диапазонах 14,0-14,5 ГГц, 27,5-29,1 ГГц и 29,5-30,0 ГГц

1 - 6 - 2 Где наши спутники?

Спутники Starlink находятся на низких орбитах, около 550 км от поверхности Земли. Они пролетают в небе со скоростью 27000 км/ч. Чтобы иметь связь, надо просто иметь много спутников, чтобы в поле зрения оборудования был всегда хотя бы один. Переключение между спутниками происходит примерно каждые 4 минуты.

1 - 6 - 3, 1 - 6 - 4, 1 - 6 - 5 АФР, Бимформеры и PCB

Под плоской поверхностью терминала находится АФР (Активная Фазированная Решетка) - это МНОГО маленьких активных антенн, так называемых БИМФОРМЕРОВ (примерно ауд 1500). Каждая маленькая антенна контролируется одним из близких 640 микрочипов, расположенных на плате под антеннами под контролем главного процессора CPU. Каждый терминал имеет GNSS (GPS) модуль. Пользуясь явлением интерференции волн, изменяя амплитуду и фазу на каждой антенне, Starlink может формировать сигнал в нужном направлении с большой точностью в пределах рабочего угла терминала 100-140°.

1 - 6 - 8, 1 - 6 - 9, 1 - 6 - 10 Передача данных, 64QAM и Скорость

Передача данных осуществляется с помощью амплитудной и фазовой модуляции сигнала (64QAM - 64-уровневая квадратурная амплитудная модуляция). На передачу одного 6-ти битного слова идет ауд 10 наносекунд. При частоте сигнала 12 гигагерц в секунду передается 540 Mbit/sec. Данные передаются и принимаются не одновременно - терминал отправляет данные на спутник лишь 74 миллисекунды с каждой секунды (8% времени), остальные 926 миллисекунд он принимает данные.

1 - 7 - 1 Важность Starlink Account и идентификаторов

Услуги сети Starlink связаны с аккаунтом Starlink, к которому предназначаются терминалы. Абонплата списывается автоматически с банковской карты. Логин - это всегда email адрес.

• Account ID: выглядит как ACC-0000000-00000-0
• KIT ID: уникальный идентификатор комплекта, выглядит как KIT00000000
• DeviceID: уникальный аппаратный идентификатор терминала, выглядит как ut00.200-00000000-000000
• RouterID: уникальный идентификатор WiFi роутера

В Силах Обороны Украины используются терминалы, которые предоставляются Минцифры. Доступ к таким учётным записям не предоставляется конечным пользователям. В случае ВСУ есть специальный центр технической поддержки по коротким номерам МОСИ 33 или 66.

Модуль 2 - Терминалы Starlink

Классификация терминалов Starlink по техническим обозначениям производителя:

• rev1 и rev2 (круглый): диаметр 58.9 см, вес 13.6 кг, потребление до 180 Вт. Несъемный кабель 30м. Есть порт Ethernet на роутере. Можно использовать без роутера «из коробки» через RJ45.
• rev3 (прямоугольный): 50x30 см, вес 8.5 кг, потребление до 85 Вт. Кабель съемный 22м. Порт Ethernet только через адаптер (опция). Блок питания интегрирован в роутер. Не работает без роутера без переработки.
• hp1 (High Perfomance, квадратный): 57x51 см, вес 17.5 кг, потребление до 400 Вт. Внешний БП (IP56) выступает PoE инжектором, есть переходной кабель на RJ45.
• Flat HP (без серводвигателей): 57x51 см, вес 11.5 кг, потребление 110-150 Вт. Официально поддерживается для работы в движении.

2 - 2 - 1 WiFi роутеры Starlink

WiFi роутеры терминалов Starlink практически неуправляемы. В rev1/rev2 есть 1х RJ45 порт Ethernet LAN. В rev3/HP используются новые проприетарные коннекторы SPX. Любой WiFi роутер rev3 может использоваться как Full Mesh WiFi AP (поддерживается до 12 Mesh роутеров в одной инсталляции).

2 - 4 - 2 Аксессуары - Ethernet Adapter

Starlink Ethernet Adapter предназначен исключительно для соединения сетевого Ethernet оборудования через разъем RJ45 к WiFi роутеру Starlink (rev3). Без WiFi роутера работать не может. В режиме Bypass функционирует в режиме моста.

2 - 5 - 1 MOD's - Модифицированные варианты терминалов

Модификации делятся на Flat (без сервоприводов), полуинтегрированные и интегрированные в транспортный корпус, транспортные и минималистичные (врезка разъема RJ45). Выгоды: адаптация к полевым условиям, мобильность, скорость развертывания, улучшение маскировки, стандартные разъемы. Недостатки: потеря гарантии, риск повреждения при переделке, отсутствие единых стандартов у разных мастеров.

Серийные производители в Украине: STARMOD, STARBOX, AUTOSTAR. Также есть проект сообщества «Народный MOD» (Open-Source набор стандартов).

2 - 7 - 1 Почему наша «тарелка» всегда смотрит почти на север?

Для предотвращения помех спутникам других операторов, работающих в Ku-диапазоне на геостационарных орбитах (GEO/GSO), терминал ориентирует АФР на север (в пределах +/-20-25 градусов). ПО терминала избегает формирования луча в направлении экваториальных спутников.

Модуль 3 - Питание терминалов Starlink

Все существующие терминалы рассчитаны на работу от промышленной сети 110-240В. Питание самого терминала осуществляется по кабелю передачи данных по стандарту PoE++ (модифицированному SpaceX). Напряжение: rev1/rev2 - 56V, rev3/HP - 48V.

3 - 1 - 8 Потребляемая мощность

Версия	IDLE, W	Средняя, W	Пиковая, W
rev1/rev2	40-60	60-120	180
rev3	≅ 20	50-75	85
HP / Flat HP	≅ 45	110-150	400

При организации альтернативного питания надо ориентироваться на пиковую мощность. Некачественные источники питания и инверторы могут генерировать помехи и искажать синусоиду.

3 - 5 - 1 Сторонние PoE инжекторы для Starlink

Позволяют питать терминал напрямую от АКБ через DC-DC преобразователь. Оригинальный кабель переделывается под коннектор RJ45 с распиновкой T568B. Доступные модели: DishyPowa, AB Production (рекомендуется с трансформатором Würth Elektronik), Yaosheng (высокое качество, встроенная грозозащита, металлический корпус), Tycon Systems.

3 - 6 - 1 Возможности модификации «прямого» питания от 12 Вольт

Шина 12 Вольт является главной в терминале. При глубокой модификации можно убрать главный дроссель и диод обратной связи, отключив регулятор 48В->12В, и подавать 12В напрямую. Это уменьшает общее потребление системы минимум на 10% из-за отсутствия двойного преобразования. Безопасный предел напряжения - 16 Вольт.

Модуль 4 - Развертывание и сворачивание терминалов Starlink

Общие требования: чистый доступ к небу в конусе 100° (лучше 140°), неподвижная установка, качественное питание, активный статус аккаунта. Линии прямой видимости со спутниками должны образовывать угол с землей не менее 40°.

Для стационарной позиции рекомендуется углубление в почве (яма с дренажом), защита мешками с песком и закапывание кабеля. Для мобильной позиции главное - маскировка (каптуры, маскировочные сетки). На мачтах важна фиксация растяжками от раскачки и заземление. Проверить препятствия можно через функцию Check for Obstructions в приложении Starlink App.

Перед отключением питания обязательно выполнить парковку АФР (кнопка Stow в приложении) для перевода ноги в транспортное положение. Не складывать ногу силой.

Модуль 5 - Управление терминалом и настройки

Терминал имеет виртуальный сетевой интерфейс со статическим адресом 192.168.100.1, где работают gRPC функции API управления.

5 - 5 - 2 Возможности мобильного приложения Starlink App

• Statistics: графики Uptime (разделение на Obstructed, No Signal Received), Latency (задержка), Throughput (реальная скорость передачи данных).
• Network: отображение подключенных устройств, их MAC и IP адресов, уровня сигнала (Signal Strength) и частоты (2.4/5GHz).
• Settings: изменение SSID и пароля, Content Filtering, Ребут роутера/терминала, Custom DNS, Bypass Mode (режим моста).
• Debug Data: техническая телеметрия. Включает функции:
  • Use Starlink Positioning Exclusively (GPS ignore) - позволяет работать в условиях работы РЭБ (GPS jamming/spoofing). Подключение происходит дольше.
  • Allow access on local network - передача координат по DHCP.

5 - 7 - 1 Альтернативное приложение Star Debug

Бесплатный инструмент с открытым исходным кодом, созданный в рамках проекта «Народный Starlink». Не требует авторизации в аккаунте, показывает всю телеметрию на одной странице, меньше тратит батарею. Доступен для Android, iOS и Windows.

5 - 9 - 2 Сброс заводских настроек (Factory Reset)

В rev1/rev2: нажать кнопку внизу маршрутизатора скрепкой. В rev3/hp1: циклически отключить и включить питание роутера 6 раз подряд с интервалом 2-3 секунды. Сеть сбросится в название по умолчанию («STARLINK» или «STINKY»).

Модуль 6 - Безопасность использования терминалов Starlink

6 - 4 - 1 Маскировка - инфракрасный диапазон (тепловизоры)

Активные элементы АФР ощутимо нагреваются в процессе работы. Покраска или обклеивание термоизоляцией ухудшает пассивное охлаждение и ведет к еще большему нагреву. Зимой автоматически включается режим топления снега (Snow Melt), что сильно увеличивает тепловой контраст.

Критические температуры электронных компонентов:

• Throttle (Троттлинг): Бимформеры 107-113°C, CPU 117°C. Ограничение скорости для охлаждения.
• Forced-idle: Бимформеры 115°C, CPU 125°C. Временное прекращение обмена данными.
• Thermal shutdown: Бимформеры 118°C, CPU 128°C. Аварийное отключение.

6 - 5 - 1 Угрозы влияния РЭБ и противодействие

У противника нет технической возможности глушить частоты Ku-диапазона АФР Starlink. Воздействие идет через GPS Jamming (подавление) и GPS Spoofing (подмена координат). Признаки РЭБ: статус «Determining Location», падение количества спутников до 3 и менее, «нарезки» на диаграмме связи, ложные координаты на смартфонах.

Методы минимизации РЭБ: экранирование терминала (углубление в землю ниже уровня горизонта, использование металлической сетки с ячейкой 20х20 мм вокруг ямы), включение режима «Use Starlink Positioning Exclusively».

Большинство средств РЭБ также глушат частоты WiFi (2.4 и 5 ГГц). Решение: полный отказ от WiFi в пользу проводного подключения (Планшет -> адаптер USB-Ethernet -> кабель -> роутер Starlink в режиме Bypass).

6 - 6 - 1 Риски пеленгации средствами РЕР

Излучение АФР терминала наземными средствами РЕР невозможно запеленговать на дистанции более 300 метров. Однако излучение WiFi роутера пеленгуется наземными средствами на расстоянии более 10 км, воздушными - более 40 км (например, комплекс «Борщевик» пеленгует именно WiFi роутеры по их BSSID).

С января 2023 года на терминалах в Украине активна функция BSSID randomizer - при каждом Factory Reset роутер генерирует случайный MAC/BSSID. Рекомендуется регулярно делать сброс настроек при перемещении на новые позиции.

6 - 7 - 1 Кибербезопасность

Название сети (SSID) не должно содержать демаскирующих слов (ZSU, KSP, VOP, номеров частей, позывных). Пароль должен быть сложным (от 12 символов). Прямой открытой трансляции GPS координат из терминала в эфир не происходит - вся коммуникация со спутником зашифрована.

6 - 8 - 3 Уход за SPX коннекторами

Контакты SPX очень нежные. При плохом контакте из-за грязи или влаги под напряжением 48-56В (ток более 2А) контактные пары могут выгореть. Правило: не подключать и не разъединять кабель под напряжением. Защищать разъемы колпачками.

Модуль 7 - Диагностика и решение проблем

Для глубокого анализа Debug Data на ПК разработана открытая программа Space Debugger от Олега Куткова (https://github.com/olegkutkov/Space-Debugger).

Если терминал долго не включался (более 3 месяцев), прошивка устаревает и терминал может зависнуть в статусе «Offline - Searching». Требуется оставить его включенным под чистым небом до 24 часов или обратиться в поддержку.

Ремонту подлежат: системы питания, кабели, разъемы, корпуса, элементы роутера. Не ремонтируются: физические деформации и переломы платы АФР.

Модуль 8 - Starlink в сетевых инфраструктурах

Служебный интерфейс терминала работает на IP 192.168.100.1. Встроенный DHCP демон раздает адреса 192.168.100.100 - 192.168.100.200 до момента соединения со спутником. После установления соединения выдается один IP адрес из пула CGNAT (обычно 100.64.0.0/10) с default gateway 100.64.0.1.

Оригинальный WiFi роутер по умолчанию имеет IP 192.168.1.1 и выдает подсеть 192.168.1.0/24. Изменение подсети не поддерживается. При переходе в Bypass mode роутер отключает свои сетевые службы и работает как прозрачный мост, передавая внешний IP адрес напрямую на подключенный маршрутизатор стороннего производителя.

  Скачать