Друзі, у День космонавтики, наш маленький сервер успішно злітав у стратосферу! Під час польоту сервер на борту стратостату роздавав інтернет, знімав та передавав відео та дані телеметрії на землю. І нам не терпиться розповісти, як все минулося і які були несподіванки (ну а як без них?).
Трохи передісторії та корисних посилань для тих, хто все пропустив:
- Пост про те, в стратосферу (з чим ми зіткнулися практично під час запуску).
- Як ми робили «» проекту - для любителів гік-порно, з подробицями та кодом.
- проекту, на якому можна було стежити за рухом зонда та телеметрією у режимі реального часу.
- систем космічного зв'язку, які ми використовували у проекті.
- Текстова запуску сервера до стратосфери.
Оскільки ми дуже хотіли запустити у День космонавтики та отримали офіційний дозвіл на використання повітряного простору саме на цей день, то доводилося підлаштовуватись під погоду. І щоб вітер не виніс стратостат за межі дозволеної зони, нам довелося обмежити висоту підйому – замість 30 км піднялися на 22,7. Але це вже стратосфера, і приблизно вдвічі вища, ніж сьогодні літають пасажирські літаки.
Інтернет-зв'язок зі стратостатом був досить стабільним протягом усього польоту. Ваші повідомлення приймалися і виводилися на дисплей, а паузи, що виникають, ми заповнювали цитатами з переговорів Гагаріна з Землею 58 років тому 🙂
Згідно з телеметрією, за бортом було -60 °С, а всередині гермобоксу доходило до -0 °С, але все працювало стабільно.
Графік зміни температури всередині (тут і далі за шкалою Х відкладено десятки хвилин):
На борту було встановлено ще один експериментальний цифровий високошвидкісний передавач. Це наша спроба зробити високошвидкісний Wi-Fi, і поки що ми не готові розкривати подробиці його конструкції. За допомогою цього передавача ми хотіли транслювати відео в онлайн-режимі. Незважаючи на хмарність, відеосигнал з GoPro на борту стратостату приймався нами на дистанції до 30 км. Але прийнявши в нашому ЦУП відео, передати його в інтернет по землі не вдалося ... Зараз розповімо, чому.
Відеозаписи польоту з бортових камер ми скоро покажемо, а поки що можна переглянути онлайн-запис з борту зонда
Нас чекала головна несподіванка: дуже погана робота 4G-модему у нашому ЦУПі, через що передавати відео в онлайні не вийшло. Хоча зонд успішно отримував та передавав повідомлення через інтернет, вони приймалися сервером — ми отримували від нього службові підтвердження та бачили їхнє відображення на екрані через відео-трансляцію. У нас були побоювання щодо зв'язку із супутниками та передачі сигналу на Землю, але ніхто не очікував такої засідки, що саме мобільний 4G-інтернет виявиться слабкою ланкою.
І не в якійсь глушині, а недалеко від Переславля-Залеського, у місцевості, яка, за картами МТС та «Мегафону», добре вкрита 4G. У нашому мобільному ЦУПі стояв накручений роутер Kroks ap-205m1-4gx2h, в який вставляються дві SIM-картки, і який повинен був підсумовувати трафік, щоб ми могли повноцінно транслювати відео в інтернет. Ми навіть встановили зовнішні панельні антени з посиленням 18 дБ. Але ця залізниця працювала огидно. Служба підтримки Kroks змогла порадити нам тільки залити свіжу прошивку, але це не допомогло, і швидкість роботи двох 4G-симок виявилася набагато гіршою, ніж швидкість роботи однієї сімки у звичайному USB-модемі. Отже, якщо ви можете підказати, якою залізкою наступного разу краще організувати передачу даних із підсумовуванням 4G-каналів, напишіть у коментарях.
Наші розрахунки траєкторії виявились досить точними, сюрпризів не виникло. Нам пощастило, стратостат приземлився на м'який торф'яний ґрунт за 10 метрів від водоймища та за 70 км від місця запуску. Графік відстані по GPS:
А так змінювалася вертикальна швидкість польоту стратостату:
Щоправда, один із двох дисплеїв посадки не пережив (так, їх було два, як і камер GoPro; дублювання – це хороший спосіб підвищення надійності), на відео помітно, як він пішов смугами та вимкнувся. Але все інше обладнання перенесло посадку без проблем.
Висновки з проведеного експерименту та якості інтернет зв'язку.
Схема роботи сервера виглядала так: на лендинговій сторінці ви могли через форму надсилати на сервер текстові повідомлення. Вони по HTTP-протоколу через 2 незалежні системи супутникового зв'язку передавалися на підвішений під стратостатом комп'ютер, а той передавав ці дані назад на Землю, але не тим шляхом через супутник, а по радіоканалу. Таким чином ми розуміли, що сервер взагалі отримує дані, і що він може роздавати інтернет зі стратосфери. На тому ж лендинг відображався графік польоту стратостату, і на ньому відзначалися точки отримання кожного вашого повідомлення. Тобто ви могли в реальному часі відстежувати маршрут та висоту «захмарного сервера».
Усього наші учасники відправили з лендингової сторінки 166 повідомлень, з яких було успішно доставлено на сервер 125 (75%). Діапазон затримок між відправленням та отриманням вийшов дуже великий від 0 до 59 секунд (середня затримка 32 секунди).
Якоїсь помітної кореляції між висотою та рівнем затримки ми не знайшли:
З цього графіка видно, що рівень затримки не залежав і від відстані від місця запуску, тобто ваші повідомлення ми чесно передавали через супутники, а не з землі:
Основний висновок з нашого експерименту, що інтернет сигнал зі стратостатів ми можемо отримувати та роздавати, і така схема має право на існування.
Як ви пам'ятаєте, ми обіцяли порівняти зв'язок Iridium та GlobalStar (модем «Гонця» ми так і не отримали вчасно). Стабільність їхньої роботи в наших широтах виявилася практично однаковою. Вище хмар прийом досить стабільний. Дуже шкода, що представники вітчизняної системи «Гонець» там щось перевіряли, готували, але так і не змогли нічого надати на випробування.
Плани на майбутнє
Тепер ми плануємо наступний проект, ще складніший. Зараз опрацьовуємо різні ідеї, наприклад, чи не організувати нам високошвидкісний лазерний зв'язок між двома стратостатами, щоб використовувати їх як ретранслятори. Надалі хочемо збільшити кількість точок доступу та забезпечити стабільну швидкість інтернет-з'єднання до 1 Мбіт/сек у радіусі 100-150 км, щоб у наступних запусках проблем із передачею онлайн відео в інтернет більше не виникало.
Джерело: habr.com