우주 데이터 센터. 실험을 요약해보자

친구 여러분, 우주의 날에 우리의 작은 서버가 성공적으로 성층권으로 날아갔습니다! 비행 중에 성층권 풍선에 탑재된 서버는 인터넷을 배포하고 비디오 및 원격 측정 데이터를 촬영하여 지상으로 전송했습니다. 그리고 우리는 모든 일이 어떻게 진행되었는지, 그리고 어떤 놀라움이 있었는지 여러분에게 알리고 싶습니다. (음, 그것들 없이 우리는 무엇을 할 수 있을까요?)

모든 것을 놓친 사람들을 위한 약간의 배경 지식과 유용한 링크:

1. 에 관한 게시물 탐사선 비행을 조정하는 방법 성층권으로 (우리가 발사 중에 실제로 마주한).
2. 우리 어땠어"철 부분» 프로젝트 - 괴짜 포르노 팬을 위한 세부 정보와 코드가 포함되어 있습니다.
3. 웹 사이트 탐사선의 움직임과 원격 측정을 실시간으로 모니터링할 수 있었던 프로젝트입니다.
4. 비교 우리가 프로젝트에 사용한 우주 통신 시스템입니다.
5. 텍스트 방송 서버를 성층권으로 발사합니다.

우리는 우주의 날에 꼭 발사하고 싶었고 바로 그날 공역 사용에 대한 공식적인 허가를 받았기 때문에 날씨에 적응해야 했습니다. 그리고 바람이 허용 구역 경계를 넘어 성층권 풍선을 날리지 않도록 우리는 상승 높이를 30km 대신 22,7로 제한해야했습니다. 그러나 이것은 이미 성층권이며 오늘날 여객기가 비행하는 높이의 약 두 배입니다.

성층권 풍선과의 인터넷 연결은 비행 내내 상당히 안정적이었습니다. 귀하의 메시지가 수신되어 표시되었으며, 58년 전 가가린이 지구와 협상한 내용을 인용하여 잠시 쉬는 시간을 채웠습니다 :)

원격 측정에 따르면 외부는 -60 0C이고 밀폐 상자 내부는 -22 0C에 도달했지만 모든 것이 안정적으로 작동했습니다.

내부 온도 변화 그래프(여기서는 X 척도로 수십 분이 표시됩니다):

또 다른 실험적인 디지털 고속 송신기가 선내에 설치되었습니다. 이것은 고속 Wi-Fi를 만들기 위한 우리의 시도이며, 아직 그 디자인의 세부 사항을 공개할 준비가 되어 있지 않습니다. 이 송신기를 사용하여 우리는 비디오를 온라인으로 방송하고 싶었습니다. 실제로 흐린 날씨에도 불구하고 우리는 최대 30km 거리에 있는 성층권 풍선에 탑승한 GoPro의 비디오 신호를 수신했습니다. 그런데 저희 관제센터에서 영상을 받아보니 지상에서는 인터넷으로 전송이 안 되더라고요... 이제 그 이유를 알려드리겠습니다.

곧 기내 카메라로 촬영한 비행 영상을 보여줄 예정이지만 지금은 탐사선에서 온라인으로 녹화한 내용을 볼 수 있습니다.

가장 큰 놀라움이 우리를 기다리고 있었습니다. MCC의 4G 모뎀 성능이 매우 낮아서 온라인으로 비디오를 전송할 수 없다는 것입니다. 프로브가 인터넷을 통해 메시지를 성공적으로 수신하고 전송했지만 서버에서 메시지를 수락했습니다. 서버로부터 서비스 확인을 받았고 비디오 방송을 통해 화면에 표시되는 것을 보았습니다. 우리는 위성과의 통신 및 지구로의 신호 전송에 대해 우려를 갖고 있었지만 모바일 4G 인터넷이 약한 링크로 판명될 정도로 매복을 예상한 사람은 아무도 없었습니다.

그리고 MTS 및 MegaFon 지도에 따르면 4G로 잘 덮여 있는 지역의 일부 광야는 아니지만 Pereslavl-Zalessky에서 멀지 않은 지역입니다. 우리 모바일 MCC에는 두 개의 SIM 카드가 삽입되는 정교한 Kroks ap-205m1-4gx2h 라우터가 있었고 비디오를 인터넷에 완전히 방송할 수 있도록 트래픽을 요약해야 했습니다. 18dB 게인의 외부 패널 안테나도 설치했습니다. 하지만 이 하드웨어는 역겹게 작동했습니다. Kroks 지원 서비스는 최신 펌웨어를 업로드하라고 조언할 뿐이었지만 도움이 되지 않았으며 4개의 4G SIM 카드 속도는 일반 USB 모뎀에 있는 SIM 카드 XNUMX개의 속도보다 훨씬 나빴습니다. 따라서 다음에 XNUMXG 채널을 합산하여 데이터 전송을 구성하는 데 가장 적합한 하드웨어가 무엇인지 알려줄 수 있다면 댓글을 작성하세요.

우리의 궤적 계산은 매우 정확했으며 놀랄 일도 없었습니다. 우리는 운이 좋았습니다. 성층권 풍선은 저수지에서 10m, 발사 지점에서 70km 떨어진 부드러운 이탄 토양에 착륙했습니다. GPS 거리 그래프:

성층권 기구의 수직 비행 속도는 이렇게 변했습니다.

사실, 두 개의 디스플레이 중 하나는 착륙에서 살아남지 못했습니다(예, GoPro 카메라와 마찬가지로 두 개가 있었습니다. 복제는 신뢰성을 높이는 좋은 방법입니다). 비디오에서 줄무늬가 어떻게 바뀌고 회전하는지 볼 수 있습니다. 끄다. 그러나 다른 모든 장비는 문제 없이 착륙에서 살아남았습니다.

실험과 인터넷 통신의 질에 대한 결론.

서버 작동 방식은 다음과 같습니다. 랜딩 페이지에서 양식을 통해 서버에 문자 메시지를 보낼 수 있습니다. 그들은 2개의 독립적인 위성 통신 시스템을 통해 HTTP 프로토콜을 통해 성층권 풍선 아래에 매달린 컴퓨터로 전송되었으며, 이 데이터는 위성을 통해 동일한 방식이 아닌 무선 채널을 통해 지구로 다시 전송되었습니다. 따라서 우리는 서버가 일반적으로 데이터를 수신하고 성층권에서 인터넷을 배포할 수 있다는 것을 이해했습니다. 동일한 랜딩 페이지에는 성층권 풍선의 비행 일정이 표시되고 각 메시지 수신 지점이 표시되었습니다. 즉, '스카이하이 서버'의 경로와 고도를 실시간으로 추적할 수 있다.

참가자들은 총 166개의 메시지를 랜딩 페이지에서 보냈고 그 중 125개(75%)가 서버에 성공적으로 전달되었습니다. 전송과 수신 사이의 지연 범위는 0~59초(평균 지연 32초)로 매우 컸습니다.

높이와 대기 시간 수준 간에 눈에 띄는 상관 관계는 발견되지 않았습니다.

이 그래프에서 지연 수준은 발사 지점으로부터의 거리에 어떤 식으로든 의존하지 않는다는 것이 분명합니다. 즉, 우리는 지상이 아닌 위성을 통해 정직하게 메시지를 전송했습니다.

우리 실험의 주요 결론은 성층권 풍선에서 인터넷 신호를 수신하고 배포할 수 있으며 그러한 계획이 존재할 권리가 있다는 것입니다.

기억하시는 것처럼 우리는 Iridium과 GlobalStar의 통신을 비교하겠다고 약속했습니다(저희는 메신저 모뎀을 제때 받지 못했습니다). 우리 위도에서의 작업 안정성은 거의 같은 것으로 나타났습니다. 구름 위에서는 수신이 상당히 안정적입니다. 국내 '메신저' 시스템 담당자들이 그곳에서 뭔가를 확인하고 준비했지만, 테스트를 위한 어떤 것도 제공하지 못한 것이 안타깝다.

앞으로의 계획

이제 우리는 훨씬 더 복잡한 다음 프로젝트를 계획하고 있습니다. 우리는 현재 두 개의 성층권 풍선을 중계기로 사용하기 위해 고속 레이저 통신을 구성해야 하는지 여부와 같은 다양한 아이디어를 연구하고 있습니다. 앞으로 우리는 액세스 포인트 수를 늘리고 반경 1-100km 내에서 최대 150Mbit/초의 안정적인 인터넷 연결 속도를 보장하여 다음에는 온라인 비디오를 인터넷으로 전송하는 데 문제가 발생하도록 하려고 합니다. 더 이상 발생하지 않습니다.

출처 : habr.com