Freunde, am Tag der Raumfahrt hat unser kleiner Server erfolgreich die Stratosphäre erreicht! Während des Flugs stellte der Server an Bord des Stratosphärenballons Internet bereit, nahm Videos auf und übertrug Telemetriedaten zur Erde. Und wir können es kaum erwarten, euch zu erzählen, wie alles verlief und welche Überraschungen auftraten (wie könnte es auch anders sein?).
Ein wenig Hintergrundgeschichte und nützliche Links für diejenigen, die alles verpasst haben:
- Ein Post darüber, in die Stratosphäre koordiniert (mit welchen Herausforderungen wir bei der Durchführung konfrontiert wurden).
- Wie wir den "" des Projekts gemacht haben – für die Liebhaber von Geek-Porn, mit Details und Code.
- des Projekts, auf der man die Bewegung der Sonde und die Telemetriedaten in Echtzeit verfolgen konnte.
- der Kommunikationssysteme, die wir im Projekt verwendet haben.
- Textübertragung Das Starten eines Servers in die Stratosphäre.
Da wir am Tag der Kosmonauten starten wollten und eine offizielle Genehmigung zur Nutzung des Luftraums für genau diesen Tag erhalten hatten, mussten wir uns an das Wetter anpassen. Damit der Stratosphäre nicht außerhalb der genehmigten Zone driftet, mussten wir die Höhe begrenzen – anstatt auf 30 km stiegen wir auf 22,7 km. Aber das ist bereits die Stratosphäre und etwa doppelt so hoch wie die heutige Höhe von Passagierflugzeugen.
Die Internetverbindung mit dem Stratosphärenballon war während des gesamten Fluges ziemlich stabil. Ihre Nachrichten wurden empfangen und auf dem Display angezeigt, und die auftretenden Pausen füllten wir mit Zitaten aus den Gesprächen von Gagarin mit der Erde vor 58 Jahren 🙂.
Laut Telemetrie betrug die Außentemperatur -60 °C, während es im Hermoblock bis zu -22 °C konnte, aber alles funktionierte stabil.
Die Temperaturveränderungen im Inneren (hier und im Folgenden sind die Minuten auf der X-Achse aufgetragen):
An Bord wurde ein weiterer experimenteller digitaler Hochgeschwindigkeitsübertrager installiert. Dies ist unser Versuch, Hochgeschwindigkeits-Wi-Fi zu realisieren, und bisher sind wir noch nicht bereit, Einzelheiten über sein Design preiszugeben. Mit diesem Übertrager wollten wir Video live übertragen. Tatsächlich konnten wir trotz der Bewölkung das Videosignal von der GoPro an Bord des Stratosphärenballons in einer Entfernung von bis zu 30 km empfangen. Doch nachdem wir das Video in unserem Kontrollzentrum empfangen hatten, gelang es uns nicht, es über den Boden ins Internet zu übertragen... Jetzt erklären wir, warum.
Die Videoaufnahmen des Flugs von den Bordkameras werden wir bald zeigen, aber vorerst können Sie sich die Online-Übertragung vom Bord des Sondes ansehen.
Wir wurden von der größten Überraschung erwartet: die sehr schlechte Leistung des 4G-Modems in unserem Kontrollzentrum, weshalb die Videoübertragung live nicht funktionierte. Obwohl die Sonde erfolgreich Nachrichten über das Internet empfangen und gesendet hat, wurde diese vom Server angenommen – wir erhielten Bestätigungsmeldungen und sahen deren Anzeige auf dem Bildschirm durch die Videoübertragung. Wir hatten Bedenken hinsichtlich der Verbindung zu den Satelliten und der Signalübertragung zur Erde, aber niemand hatte mit der Wendung gerechnet, dass gerade das mobile 4G-Internet das schwächste Glied sein würde.
Und nicht irgendwo weit weg, sondern in der Nähe von Pereslavl-Zalessky, in einer Region, die laut Karten von MTS und "MegaFon" gut mit 4G abgedeckt ist. In unserem mobilen Kontrollzentrum stand ein hochentwickelter Router, der Kroks ap-205m1-4gx2h, der mit zwei SIM-Karten betrieben wurde und den Traffic summieren sollte, damit wir Videos nahtlos ins Internet streamen konnten. Wir haben sogar externe Panelantennen mit einer Verstärkung von 18 dB installiert. Doch die Leistung dieses Geräts war miserabel. Der Kundenservice von Kroks konnte uns nur raten, die neue Firmware aufzuspielen, was jedoch nicht half, und die Geschwindigkeit der beiden 4G-SIM-Karten war viel schlechter als die einer SIM-Karte in einem gewöhnlichen USB-Modem. Wenn Sie also Tipps haben, welches Gerät wir beim nächsten Mal besser zur Datenübertragung mit summierten 4G-Kanälen nutzen sollten, schreiben Sie bitte in die Kommentare.
Unsere Berechnungen der Flugbahn waren ziemlich genau, es gab keine Überraschungen. Wir hatten Glück, der Stratosphärenballon landete auf weichem Torfboden, 10 Meter vom Gewässer entfernt und 70 km vom Startplatz. Hier ist das GPS-Distanzdiagramm:
So änderte sich die vertikale Geschwindigkeit des Stratosphärenballons während des Flugs:
Tatsächlich hat einer der beiden Landeplattformen den Aufprall nicht überstanden (ja, es gab zwei, genau wie die GoPro-Kameras; Redundanz ist eine bewährte Methode zur Steigerung der Zuverlässigkeit). Im Video ist deutlich zu sehen, wie sie abdriftete und sich ausschaltete. Aber die restliche Ausrüstung hat die Landung problemlos überstanden.
Fazit des durchgeführten Experiments und zur Qualität der Internetverbindung.
Die Funktionsweise des Servers gestaltete sich wie folgt: Auf der Landingpage konnten Sie über ein Formular textliche Nachrichten an den Server senden. Diese wurden über das HTTP-Protokoll durch zwei unabhängige Satellitenkommunikationssysteme an den an einem Stratosphärenballon befestigten Computer weitergeleitet, der die Daten dann zurück zur Erde über einen Funkkanal übertrug. So konnten wir sicherstellen, dass der Server tatsächlich Daten empfängt und dass er aus der Stratosphäre Internet bereitstellen kann. Auf derselben Landingpage wurde ein Flugdiagramm des Stratosphärenballons angezeigt, das die Punkte verzeichnete, an denen jede Ihrer Nachrichten empfangen wurde. Das bedeutet, dass Sie in Echtzeit den Verlauf und die Höhe des "Hochweiten-Servers" verfolgen konnten.
Insgesamt haben unsere Teilnehmer 166 Nachrichten von der Landingpage gesendet, von denen 125 (75 %) erfolgreich an den Server zugestellt wurden. Die Verzögerungen zwischen dem Senden und dem Empfangen waren sehr unterschiedlich, von 0 bis 59 Sekunden (durchschnittliche Verzögerung 32 Sekunden).
Eine nennenswerte Korrelation zwischen der Höhe und dem Verzögerungsniveau konnten wir nicht feststellen:
Aus diesem Diagramm geht hervor, dass das Verzögerungsniveau auch nicht von der Entfernung zum Standort der Absendung abhing, das heißt, wir haben Ihre Nachrichten ehrlich über Satelliten und nicht von der Erde aus weitergeleitet:
Die wichtigste Schlussfolgerung aus unserem Experiment ist, dass wir das Internetsignal von Stratosphärenballons empfangen und weitergeben können, und dieses Modell hat durchaus seine Daseinsberechtigung.
Wie Sie sich erinnern, hatten wir versprochen, die Verbindung von Iridium und GlobalStar zu vergleichen (das Modem von 'Gonets' haben wir leider nicht rechtzeitig erhalten). Die Stabilität ihres Betriebs in unseren Breiten stellte sich als nahezu gleich heraus. Über den Wolken ist der Empfang recht stabil. Es ist sehr bedauerlich, dass die Vertreter des heimischen Systems 'Gonets' irgendetwas überprüft und vorbereitet haben, aber letztendlich nichts für die Tests bereitstellen konnten.
Zukunftspläne
Nun planen wir das nächste Projekt, das noch komplexer sein wird. Momentan arbeiten wir an verschiedenen Ideen, wie zum Beispiel der Einrichtung einer Hochgeschwindigkeitslaserverbindung zwischen zwei Stratosphärenballons, um diese als Relaisstationen zu nutzen. Zukünftig möchten wir die Anzahl der Zugangspunkte erhöhen und eine stabile Internetgeschwindigkeit von bis zu 1 Mbit/s im Umkreis von 100-150 km sicherstellen, damit es bei den nächsten Starts keine Probleme mehr mit der Übertragung von Online-Videos ins Internet gibt.
Quelle: habr.com
