Starlinkから学ぶ衛星通信

# 目次
1. Starlinkとは
    1. 概要
    1. サービス
        1. カバレッジ
        1. 用途
        1. 価格
1. 特徴
    1. アンテナ
    1. 低軌道、非静止衛生、高速低遅延
    1. 高速通信が可能な理由
1. まとめ
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# Starlinkとは
## 概要
- スペースX社が提供する衛星インターネットISP
- 地球上のほぼ全地域に衛生インターネットアクセスを提供
- ロシアウクライナ侵攻によって使用されたことで一躍有名となった
- 独自開発ロケット「ファルコン９」「ファルコンベビー」による打ち上げ
    - 打ち上げ総数183回（2022/10/25時点）
- 初回打ち上げ日時は2018/2/22 2基打ち上げ
    - 以降一度に約60基のペースで打ち上げ
        - 2022/10/20時点で総数3505基
- 従来の使い捨てロケットから、打ち上げ後のロケットを再利用可能にした
    - 2015年から145回のロケット着陸を成功
    - 120回の再打ち上げに成功
    - 10回以上使用された機体あり
- スペースX社
    - 地球以外の国に人を移住させるのが最終目標の会社
    - 代表はイーロン・マスク
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ファルコン9に搭載される、折りたたまれたスターリンク衛星
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/245304/337c0141-5ac7-08f6-7377-01653ac2fe97.png)

宇宙空間で展開されるスターリンク衛星
<blockquote class="twitter-tweet"><p lang="en" dir="ltr">Starlink satellites are equipped with one solar array instead of two, minimizing potential points of failure <a href="https://t.co/bJirVr67fF">pic.twitter.com/bJirVr67fF</a></p>&mdash; SpaceX (@SpaceX) <a href="https://twitter.com/SpaceX/status/1131748543373271042?ref_src=twsrc%5Etfw">May 24, 2019</a></blockquote> <script async src="https://platform.twitter.com/widgets.js" charset="utf-8"></script>

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## サービス
### カバレッジ
[利用可能地域マップ](https://www.starlink.com/map)にはないが、全世界で利用可能。南極大陸でも使える
<blockquote class="twitter-tweet"><p lang="en" dir="ltr">Here is <a href="https://twitter.com/SpaceX?ref_src=twsrc%5Etfw">@SpaceX</a>’s Starlink giving ice research team <a href="https://twitter.com/COLDEX_STC?ref_src=twsrc%5Etfw">@COLDEX_STC</a> uninterrupted connectivity in the field in Antarctica for the first time ever, despite -20°C temps (not including wind chill) and 35MPH winds. <br><br>Starlink is a game changer. <a href="https://twitter.com/elonmusk?ref_src=twsrc%5Etfw">@elonmusk</a><a href="https://t.co/TcKEAjHkzm">pic.twitter.com/TcKEAjHkzm</a></p>&mdash; Sawyer Merritt (@SawyerMerritt) <a href="https://twitter.com/SawyerMerritt/status/1599622471560220673?ref_src=twsrc%5Etfw">December 5, 2022</a></blockquote> <script async src="https://platform.twitter.com/widgets.js" charset="utf-8"></script>

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- 電気さえあればどこにでも設置可能
    - 災害時、戦争時に強い
- 携帯基地局が繋がらない所もつながる
    - 山岳部
- 海底ケーブル必要などコストがかかる地域もつながる
    - 離島で活躍

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静岡県熱海市の初島
<img width="600" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/245304/0ec816bf-1dea-6555-e6eb-3f7672d8c3f4.jpeg">

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### 用途
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/245304/6b0e0b01-787c-af93-0dc5-f667953c1d0d.png)
[⼩型衛星コンステレーションによる衛星通信システム（Ku帯⾮静⽌衛星通信システム）の検討状況について より抜粋](https://www.soumu.go.jp/main_content/000691584.pdf)

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- Starlink Business
    - starlink端末とstarlink衛星
- 将来的にはスマートフォンと直接通信できる
- 飛行機、プライベートジェット
    - 現在は回線細いがスターリンクは高速
- テスラにも載るかも
    - 自動運転中に仕事できるかも
    - 電車にも載るかも
    - 漁船にも載るかも

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### 価格
#### 日本の利用状況
- 2022/10/11 に一部エリアでサービス開始。アジア初。
- 2022/11/4あたりから西日本や北海道でも利用できるようになった。
- 2022/12/1 au 通信網でサービス開始

|Plun|月額|ハードウェア|用途|
|:-:|:-:|:-:|:-:|
|Residential|￥11,100|￥73,000|一般家庭向け|
|Business|＄500|＄2,500+tax|ビジネス用途（通常の2倍高速、高いスループット）|
|RV |￥13,700|￥73,000|旅行用（移動可能）|
|Naritime|$5,000|$10,000+tax|海上用|
|Aviation|$5,000(予約金)|＄150,000+tax|航空機用||


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# 特徴
## アンテナ
- フェイズドアレイアンテナ
    - スマホアプリで設定
        - スマホ設定完了すると自動で衛星の方向を捉えるよう動作する
    - 原理
        - 電波のビームの方向を操縦し、衛生を常に補足する
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/qs2QcycggWU?clip=UgkxBOnZJBvEWHoRShw6_rf4HtLVops8NrVn&amp;clipt=ENj5PRiwsD4" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

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- 電波の波長を送出するタイミングの制御１ アンテナ２つ
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/qs2QcycggWU?clip=UgkxSgzIeDU1CvKTTXg1Z9eEpPQlpsW_QFGa&amp;clipt=ELi_Rhi3vEc" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

***

- 電波の波長を送出するタイミングの制御２ アンテナ８つ
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/qs2QcycggWU?clip=UgkxppX0-Q5s1GmXXb-tch8rPFd0t6l-da-_&amp;clipt=EJDzRxisukk" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

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## 低軌道、非静止衛生、高速低遅延

| | 低軌道 | 高軌道 |
|:-: |:-:|:-:|
|位置関係 |非静止衛星 |赤道周りでは静止衛星|
|通信対象|近い衛星と切替|一対一|
|通信速度 |高軌道衛星に比べ高速|低軌道衛星と比べ低速|
|高度|550-570km|35786km|
|レイテンシ|約20ミリ秒|約600ミリ秒|
|地域カバー率|低い。多数の衛星の連携が必要(衛星コンステレーション)|高いが高緯度では利用不可|
|衛星一つ分のコスト|低いが数と寿命が短い為PJ全体では高額|低軌道のものと比較すると高額|

<img width="600" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/245304/52eabc39-b265-f0dd-372e-b59d30a73b63.png">

[LeoLabsで見る地球の周りを周回するStarlink衛生](https://platform.leolabs.space/visualizations/leo#search=starlink;view=objectType "starlink")
かなりの数の衛星が地球を周回していることを視覚的に確認可能

## 高速通信が可能な理由
- 低軌道、非静止衛星（移動しない）
- 高度550-570km 東京ー大阪間と同程度
- 数も多い。3500機。
    - 近いものを切り替える。
- 昔の衛星通信は静止衛星
    - 距離が遠い
    - 遅延も多い
    - 一対一

### Starlinkの通信経路
- 地上基地局とスターリンク衛星の場合
自宅→宇宙衛星→スターリンク地上局（kddi）→ネットワーク拠点→各社サービス→折り返し
<img width="700" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/245304/d7818a73-fe80-d8b4-e80d-fa7ce2bf422e.png"> 

スターリンク地上局
<blockquote class="twitter-tweet"><p lang="en" dir="ltr">Great to see the <a href="https://twitter.com/SpaceX?ref_src=twsrc%5Etfw">@SpaceX</a> <a href="https://twitter.com/hashtag/Cataby?src=hash&amp;ref_src=twsrc%5Etfw">#Cataby</a> <a href="https://twitter.com/hashtag/Starlink?src=hash&amp;ref_src=twsrc%5Etfw">#Starlink</a> ground station up and running <a href="https://twitter.com/elonmusk?ref_src=twsrc%5Etfw">@elonmusk</a> <a href="https://t.co/4mFdonclWR">pic.twitter.com/4mFdonclWR</a></p>&mdash; Tesla Owners Club Western Australia (@tesla_wa) <a href="https://twitter.com/tesla_wa/status/1452493893560242185?ref_src=twsrc%5Etfw">October 25, 2021</a></blockquote> <script async src="https://platform.twitter.com/widgets.js" charset="utf-8"></script>

### 日本の地上局
[山口](https://www.google.com/maps/@34.21721,131.55564,903m/data=!3m1!1e3)
[阿字ヶ浦](https://www.google.com/maps/@36.38674,140.61366,220m/data=!3m1!1e3)
[秋田](https://www.google.com/maps/@39.63835,140.06498,420m/data=!3m1!1e3)
[石狩](https://www.google.com/maps/@43.1734632,141.2586219,286m/data=!3m1!1e3)

### starlink coverage tracker
各基地局がどの衛星と通信を行っているか確認できる
https://starlink.sx/

- 光レーザーによる衛星間通信
    - 有線回線の光ファイバー通信 ＜ 宇宙の真空中の光速通信
    - シドニー・ロンドン間では宇宙を経由した方が最大40%も高速
<blockquote class="twitter-tweet"><p lang="en" dir="ltr">Processing is not an issue. Lasers links alleviate ground station constraints, so data can go from say Sydney to London through space, which is ~40% faster speed of light than fiber &amp; shorter path. <br><br>Also, no need for ground stations everywhere. Arctic will have great bandwidth!</p>&mdash; Elon Musk (@elonmusk) <a href="https://twitter.com/elonmusk/status/1433320085519618048?ref_src=twsrc%5Etfw">September 2, 2021</a></blockquote> <script async src="https://platform.twitter.com/widgets.js" charset="utf-8"></script>


- TraceRouteから見るスターリンク通信
    - 日本のスターリンクユーザがgoogleまでアクセスした経路
    - バックボーンはKDDI
<blockquote class="twitter-tweet"><p lang="ja" dir="ltr">StarlinkのTraceRouteどうなってんのか気になって調べてみたところ<br><br>149.19.109.20: SpaceX Services, Inc.<br>111.237.71.109: KDDI<br><br>地上に降りてくる前にプライベートネットワーク内でルーティングしてる・・・？もしかして宇宙空間で？？KDDI通ってきてるのも興味深いですね <a href="https://twitter.com/hashtag/starlink?src=hash&amp;ref_src=twsrc%5Etfw">#starlink</a> <a href="https://t.co/dDKtOPASDD">pic.twitter.com/dDKtOPASDD</a></p>&mdash; tesshy (@tesshy) <a href="https://twitter.com/tesshy/status/1579837807572680711?ref_src=twsrc%5Etfw">October 11, 2022</a></blockquote> <script async src="https://platform.twitter.com/widgets.js" charset="utf-8"></script>

<img width="700" src="https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/245304/dd5a35df-fac4-919e-8ece-20c6fe3838ba.png">

# まとめ
- スターリンクは低軌道、非静止衛星で爆速
- スターリンクはアクセス網のイノベーション
- 2022/10/11 日本でサービス開始。
    - 2022/12/01 全国で利用可能。au 通信網でもサービス開始
    - KDDIと業務提携
    - 各キャリアの設備を使いながら成長
- 生活の変化
    - いつでもどこでもインターネット

# 雑記
KDDIだけでなく楽天も衛星通信に注目している
[「スペースモバイル」でどこでもつながる通信へ、楽天モバイルの挑戦](https://corp.mobile.rakuten.co.jp/blog/2022/0519_01/)