Přátelé, v den kosmonautiky náš malý server úspěšně odletěl do stratosféry! Server na palubě stratosférického balónu během letu distribuoval internet, natáčel a přenášel video a telemetrická data na zem. A my se nemůžeme dočkat, až vám povíme, jak to všechno probíhalo a jaká překvapení byla (no, co bychom si bez nich počali?).
Trochu pozadí a užitečné odkazy pro ty, kterým všechno uniklo:
- Příspěvek o do stratosféry (se kterou jsme se v praxi setkali při startu).
- jak jsme dopadli"» projekt - pro fanoušky geek porna, s detaily a kódem.
- projekt, kde bylo možné sledovat pohyb sondy a telemetrii v reálném čase.
- vesmírné komunikační systémy, které jsme v projektu použili.
- Text spuštění serveru do stratosféry.
Protože jsme opravdu chtěli startovat na Den kosmonautiky a přesně ten den jsme dostali oficiální povolení k použití vzdušného prostoru, museli jsme se přizpůsobit počasí. A aby vítr neodfoukl stratosférický balon za hranice povoleného pásma, museli jsme omezit výšku stoupání – místo 30 km jsme vystoupali na 22,7. Ale to už je stratosféra a přibližně dvakrát tak vysoko, než dnes létají osobní letadla.
Internetové připojení se stratosférickým balónem bylo po celou dobu letu celkem stabilní. Vaše zprávy byly přijaty a zobrazeny a všechny pauzy jsme vyplnili citáty z Gagarinových jednání se Zemí před 58 lety :)
Podle telemetrie bylo venku -60 0C a uvnitř hermetického boxu dosahovalo -22 0C, ale vše fungovalo stabilně.
Graf změn teploty uvnitř (zde a dále na stupnici X jsou zobrazeny desítky minut):
Na palubě byl instalován další experimentální digitální vysokorychlostní vysílač. Toto je náš pokus o vysokorychlostní Wi-Fi a zatím nejsme připraveni prozradit detaily jeho designu. S tímto vysílačem jsme chtěli vysílat video online. A skutečně, navzdory oblačnosti jsme přijali video signál z GoPro na palubě stratosférického balónu na vzdálenost až 30 km. Ale poté, co jsme video přijali do našeho řídicího centra, nebylo možné jej přenést na internet po zemi... Nyní vám řekneme proč.
Brzy ukážeme videozáznamy letu z palubních kamer, zatím se ale můžete podívat na online záznam ze sondy
Čekalo nás hlavní překvapení: velmi slabý výkon 4G modemu v našem MCC, který znemožňoval přenos videa online. I když sonda úspěšně přijímala a přenášela zprávy přes internet, byly serverem akceptovány - obdrželi jsme od něj potvrzení o službě a viděli je na obrazovce prostřednictvím video vysílání. Měli jsme obavy z komunikace se satelity a přenosu signálu na Zemi, ale nikdo nečekal takový přepad, že právě mobilní 4G internet se ukáže jako slabý článek.
A ne v nějaké divočině, ale nedaleko Pereslavl-Zalessky, v oblasti, která je podle map MTS a MegaFon dobře pokryta 4G. V našem mobilním MCC byl sofistikovaný router Kroks ap-205m1-4gx2h, do kterého se vkládají dvě SIM karty a který měl shrnout provoz na nich, abychom mohli plnohodnotně vysílat video na internet. Dokonce jsme nainstalovali externí panelové antény se ziskem 18 dB. Tento kus hardwaru ale fungoval nechutně. Služba podpory Kroks nám mohla pouze poradit, abychom nahráli nejnovější firmware, ale to nepomohlo a rychlost dvou 4G SIM karet se ukázala mnohem horší než rychlost jedné SIM karty v běžném USB modemu. Pokud mi tedy můžete příště říci, který hardware je nejlepší pro organizaci přenosu dat se sčítáním 4G kanálů, napište do komentářů.
Naše výpočty trajektorie se ukázaly jako docela přesné, žádné překvapení se nekonalo. Měli jsme štěstí, stratosférický balón přistál na měkké rašelinové půdě 10 metrů od nádrže a 70 km od místa startu. Graf vzdálenosti GPS:
A takto se změnila vertikální rychlost letu stratosférického balónu:
Pravda, jeden ze dvou displejů přistání nepřežil (ano, byly tam dva, stejně jako GoPro kamery; duplikace je dobrý způsob, jak zvýšit spolehlivost), na videu můžete vidět, jak to šlo v pruzích a otočilo se vypnuto. Všechno ostatní vybavení ale přežilo přistání bez problémů.
Závěry o experimentu a kvalitě internetové komunikace.
Způsob, jakým server fungoval, vypadal takto: na vstupní stránce jste mohli odesílat textové zprávy na server prostřednictvím formuláře. Byly přenášeny protokolem HTTP prostřednictvím 2 nezávislých satelitních komunikačních systémů do počítače zavěšeného pod stratosférickým balónem a ten přenášel tato data zpět na Zemi, ale ne stejným způsobem přes satelit, ale prostřednictvím rádiového kanálu. Pochopili jsme tedy, že server obecně přijímá data a že může distribuovat internet ze stratosféry. Na stejné přistávací stránce byl zobrazen letový řád stratosférického balónu a na něm byly vyznačeny body příjmu každé vaší zprávy. To znamená, že jste mohli sledovat trasu a nadmořskou výšku „vysokého serveru“ v reálném čase.
Celkem naši účastníci odeslali z cílové stránky 166 zpráv, z nichž 125 (75 %) bylo úspěšně doručeno na server. Rozsah zpoždění mezi odesláním a přijetím byl velmi velký, od 0 do 59 sekund (průměrné zpoždění 32 sekund).
Nenašli jsme žádnou znatelnou korelaci mezi výškou a úrovní latence:
Z tohoto grafu je zřejmé, že úroveň zpoždění nijak nezávisela na vzdálenosti od místa startu, to znamená, že jsme vaše zprávy poctivě přenášeli přes satelity a ne ze země:
Hlavním závěrem našeho experimentu je, že můžeme přijímat a distribuovat internetové signály ze stratosférických balónů a takové schéma má právo na existenci.
Jak si vzpomínáte, slíbili jsme, že porovnáme komunikaci Iridium a GlobalStar (modem Messenger jsme nikdy nedostali včas). Stabilita jejich práce v našich zeměpisných šířkách se ukázala být téměř stejná. Nad mraky je příjem celkem stabilní. Škoda, že tam zástupci domácího systému „Messenger“ něco kontrolovali a připravovali, ale nikdy nebyli schopni nic poskytnout k testování.
Plány do budoucna
Nyní plánujeme další projekt, ještě složitější. V současné době pracujeme na různých nápadech, například zda bychom měli zorganizovat vysokorychlostní laserovou komunikaci mezi dvěma stratosférickými balony, abychom je mohli použít jako opakovače. Do budoucna chceme navýšit počet přístupových bodů a zajistit stabilní rychlost připojení k internetu až 1 Mbit/s v okruhu 100-150 km, aby se v budoucnu spustily problémy s přenosem online videa na internet již nevznikne.
Zdroj: www.habr.com