Приятели, в Деня на космонавтиката нашият малък сървър успешно полетя в стратосферата! По време на полета сървърът на борда на стратосферния балон разпространяваше интернет, снимаше и предаваше видео и телеметрични данни на земята. И нямаме търпение да ви разкажем как мина всичко и какви изненади имаше (е, какво щяхме да правим без тях?).
Малко предистория и полезни връзки, за тези, които са пропуснали всичко:
- Публикация за в стратосферата (което срещнахме на практика по време на изстрелването).
- Как се справихме"» проект - за фенове на гийк порно, с подробности и код.
- проект, където беше възможно да се наблюдава движението и телеметрията на сондата в реално време.
- космически комуникационни системи, които използвахме в проекта.
- Текст изстрелване на сървъра в стратосферата.
Тъй като наистина искахме да стартираме в Деня на космонавтиката и получихме официално разрешение за използване на въздушното пространство точно в този ден, трябваше да се адаптираме към времето. И за да не духа вятърът стратосферния балон извън границите на разрешената зона, трябваше да ограничим височината на изкачване - вместо 30 км се издигнахме до 22,7. Но това вече е стратосферата и приблизително два пъти по-високо, отколкото пътническите самолети летят днес.
Интернет връзката със стратосферния балон беше доста стабилна през целия полет. Вашите съобщения бяха получени и показани, а всички паузи запълнихме с цитати от преговорите на Гагарин със Земята преди 58 години :)
По телеметрия навън беше -60 0C, а вътре в херметичната кутия достигаше -22 0C, но всичко работеше стабилно.
Графика на промените във вътрешната температура (тук и по-нататък по скалата X са показани десетки минути):
На борда е инсталиран друг експериментален цифров високоскоростен предавател. Това е нашият опит да направим високоскоростен Wi-Fi и все още не сме готови да разкрием подробности за неговия дизайн. С този предавател искахме да излъчваме видео онлайн. И наистина, въпреки облачността, получихме видео сигнала от GoPro на борда на стратосферния балон на разстояние до 30 км. Но след като получихме видеото в нашия контролен център, не беше възможно да го предадем в интернет по земята... Сега ще ви кажем защо.
Скоро ще покажем видео записи от полета от бордови камери, но засега можете да гледате онлайн записа от сондата
Основната изненада ни очакваше: много лошо представяне на 4G модема в нашия MCC, което направи невъзможно предаването на видео онлайн. Въпреки че сондата успешно получи и предаде съобщения през интернет, те бяха приети от сървъра - получихме потвърждения за обслужване от него и ги видяхме показани на екрана чрез видео излъчване. Имахме притеснения относно комуникацията със спътниците и предаването на сигнал към Земята, но никой не очакваше такава засада, че мобилният 4G интернет да се окаже слабото звено.
И не в някаква пустош, а недалеч от Переславл-Залески, в район, който според картите на MTS и MegaFon е добре покрит с 4G. В нашия мобилен MCC имаше сложен рутер Kroks ap-205m1-4gx2h, в който се поставят две SIM карти и който трябваше да обобщава трафика по тях, за да можем напълно да излъчваме видео към интернет. Дори инсталирахме външни панелни антени с 18 dB усилване. Но този хардуер работеше отвратително. Службата за поддръжка на Kroks можеше само да ни посъветва да качим най-новия фърмуер, но това не помогна и скоростта на две 4G SIM карти се оказа много по-лоша от скоростта на една SIM карта в обикновен USB модем. Така че, ако можете да ми кажете кой хардуер е по-добър за организиране на предаване на данни със сумиране на 4G канали следващия път, пишете в коментарите.
Нашите изчисления на траекторията се оказаха доста точни, нямаше изненади. Имахме късмет, стратосферният балон кацна върху мека торфена почва на 10 метра от резервоара и на 70 км от мястото на изстрелване. GPS графика на разстоянието:
И ето как се промени скоростта на вертикалния полет на стратосферния балон:
Вярно, че единият от двата дисплея не оцеля след кацането (да, бяха два, също като камерите на GoPro; дублирането е добър начин за повишаване на надеждността); във видеото можете да видите как върви на ивици и се обръща изключено. Но цялото друго оборудване оцеля без проблеми при кацането.
Изводи за експеримента и качеството на интернет комуникацията.
Начинът, по който сървърът работеше, изглеждаше така: на целевата страница можете да изпращате текстови съобщения до сървъра чрез формуляр. Те бяха предадени чрез HTTP протокол през 2 независими сателитни комуникационни системи до компютър, окачен под стратосферния балон, и той предаде тези данни обратно на Земята, но не по същия начин чрез сателит, а чрез радиоканал. Така разбрахме, че сървърът обикновено получава данни и че може да разпространява интернет от стратосферата. На същата целева страница беше показано разписанието на полета на стратосферния балон и на него бяха отбелязани точките за получаване на всяко от вашите съобщения. Тоест можете да проследите маршрута и надморската височина на „небесния сървър“ в реално време.
Общо нашите участници изпратиха 166 съобщения от целевата страница, от които 125 (75%) бяха успешно доставени на сървъра. Обхватът на закъсненията между изпращане и получаване беше много голям, от 0 до 59 секунди (средно закъснение 32 секунди).
Не открихме забележима връзка между височината и нивото на латентност:
От тази графика става ясно, че нивото на забавяне не зависи по никакъв начин от разстоянието от мястото на изстрелване, тоест ние честно предавахме вашите съобщения чрез сателити, а не от земята:
Основният извод от нашия експеримент е, че можем да приемаме и разпространяваме интернет сигнали от стратосферни балони и такава схема има право на съществуване.
Както си спомняте, обещахме да сравним комуникациите на Iridium и GlobalStar (никога не получихме модема на Messenger навреме). Стабилността на работата им по нашите географски ширини се оказа почти същата. Над облаците приемането е доста стабилно. Жалко, че представители на местната система „Messenger“ провериха и подготвиха нещо там, но никога не успяха да предоставят нищо за тестване.
Планове за бъдещето
Сега планираме следващия проект, още по-сложен. В момента работим върху различни идеи, например дали да организираме високоскоростна лазерна комуникация между два стратосферни балона, за да ги използваме като повторители. В бъдеще искаме да увеличим броя на точките за достъп и да осигурим стабилна скорост на интернет връзката до 1 Mbit/sec в радиус от 100-150 km, така че при следващите стартирания да възникнат проблеми с предаването на онлайн видео към интернет вече няма да възникне.
Източник: www.habr.com