Amigos, no Dia da Cosmonáutica nosso pequeno servidor voou com sucesso para a estratosfera! Durante o voo, o servidor a bordo do balão estratosférico distribuiu a Internet, filmou e transmitiu dados de vídeo e telemetria para o solo. E mal podemos esperar para contar como tudo aconteceu e quais surpresas houve (bem, o que faríamos sem elas?).
Um pouco de histórico e links úteis para quem perdeu tudo:
- Uma postagem sobre para a estratosfera (que encontramos na prática durante o lançamento).
- Como fizemos "»projeto - para fãs de pornografia geek, com detalhes e código.
- projeto, onde foi possível monitorar o movimento e a telemetria da sonda em tempo real.
- sistemas de comunicação espacial que usamos no projeto.
- Texto lançando o servidor na estratosfera.
Como queríamos muito lançar no Dia da Cosmonáutica e receber permissão oficial para usar o espaço aéreo naquele mesmo dia, tivemos que nos adaptar ao clima. E para que o vento não soprasse o balão estratosférico além dos limites da zona permitida, tivemos que limitar a altura de subida - em vez de 30 km subimos para 22,7. Mas esta já é a estratosfera, e aproximadamente duas vezes mais alta que os aviões de passageiros voam hoje.
A conexão à Internet com o balão estratosférico foi bastante estável durante todo o voo. Suas mensagens foram recebidas e exibidas, e preenchemos todas as pausas com citações das negociações de Gagarin com a Terra há 58 anos :)
Pela telemetria estava -60 0C lá fora, e dentro da caixa hermética chegava a -22 0C, mas tudo funcionava de forma estável.
Gráfico de mudanças na temperatura interna (aqui e mais adiante na escala X, são mostradas dezenas de minutos):
Outro transmissor digital experimental de alta velocidade foi instalado a bordo. Esta é a nossa tentativa de criar Wi-Fi de alta velocidade e ainda não estamos prontos para revelar os detalhes de seu design. Com este transmissor queríamos transmitir vídeo online. E de fato, apesar da nebulosidade, recebemos o sinal de vídeo da GoPro a bordo do balão estratosférico a uma distância de até 30 km. Mas tendo recebido o vídeo no nosso centro de controle, não foi possível transmiti-lo para a Internet via terrestre... Agora vamos te contar o porquê.
Em breve mostraremos gravações de vídeo do voo feitas por câmeras de bordo, mas por enquanto você pode assistir a gravação online da sonda
A principal surpresa nos esperava: péssimo desempenho do modem 4G do nosso CCM, o que impossibilitava a transmissão de vídeo online. Embora a sonda tenha recebido e transmitido mensagens pela Internet com sucesso, elas foram aceitas pelo servidor - recebemos dele confirmações de serviço e as vimos exibidas na tela por meio de transmissão de vídeo. Tínhamos preocupações com a comunicação com satélites e a transmissão de sinais para a Terra, mas ninguém esperava tal emboscada que seria a Internet móvel 4G que acabaria por ser o elo mais fraco.
E não em algum deserto, mas não muito longe de Pereslavl-Zalessky, em uma área que, segundo os mapas MTS e MegaFon, é bem coberta por 4G. Em nosso MCC móvel havia um sofisticado roteador Kroks ap-205m1-4gx2h, no qual estão inseridos dois cartões SIM, e que deveria resumir o tráfego neles para que pudéssemos transmitir vídeo totalmente para a Internet. Instalamos até antenas de painel externo com ganho de 18 dB. Mas esta peça de hardware funcionou de forma repugnante. O serviço de suporte Kroks só poderia nos aconselhar a baixar o firmware mais recente, mas isso não ajudou, e a velocidade de dois cartões SIM 4G acabou sendo muito pior do que a velocidade de um cartão SIM em um modem USB normal. Então, se você puder me dizer qual hardware é melhor para organizar a transmissão de dados com somatório de canais 4G na próxima vez, escreva nos comentários.
Nossos cálculos de trajetória revelaram-se bastante precisos; não houve surpresas. Tivemos sorte, o balão estratosférico pousou em solo turfoso macio a 10 metros do reservatório e a 70 km do local de lançamento. Gráfico de distância GPS:
E foi assim que a velocidade de vôo vertical do balão estratosférico mudou:
É verdade que um dos dois displays não sobreviveu ao pouso (sim, eram dois, assim como as câmeras GoPro; a duplicação é uma boa forma de aumentar a confiabilidade); no vídeo você pode ver como ficou listrado e virou desligado. Mas todos os outros equipamentos sobreviveram ao pouso sem problemas.
Conclusões sobre a experiência e a qualidade da comunicação na Internet.
A forma como o servidor funcionava era assim: na landing page você poderia enviar mensagens de texto para o servidor através de um formulário. Eles foram transmitidos através do protocolo HTTP através de 2 sistemas independentes de comunicação por satélite para um computador suspenso sob o balão estratosférico, e transmitiu esses dados de volta à Terra, mas não da mesma forma através de um satélite, mas através de um canal de rádio. Assim, entendemos que o servidor geralmente recebe dados e que pode distribuir a Internet desde a estratosfera. Na mesma página de destino, foi exibido o horário de voo do balão estratosférico, e nele foram marcados os pontos de recebimento de cada uma de suas mensagens. Ou seja, você poderia acompanhar a rota e a altitude do “servidor altíssimo” em tempo real.
No total, nossos participantes enviaram 166 mensagens da landing page, das quais 125 (75%) foram entregues com sucesso ao servidor. A faixa de atraso entre o envio e o recebimento era muito grande, de 0 a 59 segundos (atraso médio de 32 segundos).
Não encontramos nenhuma correlação perceptível entre altura e nível de latência:
A partir deste gráfico fica claro que o nível de atraso não dependeu de forma alguma da distância do local de lançamento, ou seja, transmitimos honestamente suas mensagens via satélite, e não do solo:
A principal conclusão do nosso experimento é que podemos receber e distribuir sinais de Internet de balões estratosféricos, e tal esquema tem o direito de existir.
Como você se lembra, prometemos comparar as comunicações da Iridium e da GlobalStar (nunca recebemos o modem Messenger a tempo). A estabilidade do seu trabalho nas nossas latitudes revelou-se quase a mesma. Acima das nuvens a recepção é bastante estável. É uma pena que representantes do sistema doméstico “Messenger” tenham verificado e preparado algo lá, mas nunca tenham conseguido fornecer nada para teste.
Planos para o futuro
Agora estamos planejando o próximo projeto, ainda mais complexo. Estamos actualmente a trabalhar em várias ideias, por exemplo, se deveríamos organizar a comunicação laser de alta velocidade entre dois balões estratosféricos, a fim de os utilizar como repetidores. No futuro, queremos aumentar o número de pontos de acesso e garantir uma velocidade de ligação à Internet estável de até 1 Mbit/seg num raio de 100-150 km, para que nos próximos lançamentos haja problemas com a transmissão de vídeo online para a Internet não surgirá mais.
Fonte: habr.com