Các bạn ơi, vào Ngày du hành vũ trụ, máy chủ nhỏ của chúng ta đã bay thành công vào tầng bình lưu! Trong chuyến bay, máy chủ trên khinh khí cầu phân phối Internet, quay phim và truyền dữ liệu video và dữ liệu đo từ xa xuống mặt đất. Và chúng tôi nóng lòng muốn kể cho bạn biết mọi chuyện diễn ra như thế nào và có những điều bất ngờ nào (chà, chúng tôi sẽ làm gì nếu không có chúng?).
Một chút thông tin cơ bản và các liên kết hữu ích cho những ai đã bỏ lỡ mọi thứ:
- Một bài viết về vào tầng bình lưu (mà chúng tôi đã gặp trong thực tế khi phóng).
- Chúng ta đã làm như thế nào"» dự án - dành cho những người hâm mộ phim khiêu dâm đam mê, có chi tiết và mã.
- dự án, nơi có thể theo dõi chuyển động và đo từ xa của tàu thăm dò trong thời gian thực.
- hệ thống liên lạc không gian mà chúng tôi sử dụng trong dự án.
- Chữ đưa máy chủ vào tầng bình lưu.
Vì chúng tôi thực sự muốn phóng vào Ngày du hành vũ trụ và nhận được sự cho phép chính thức để sử dụng không phận vào đúng ngày đó nên chúng tôi phải thích nghi với thời tiết. Và để gió không thổi khinh khí cầu ở tầng bình lưu vượt quá ranh giới vùng cho phép, chúng tôi phải giới hạn độ cao bay lên - thay vì 30 km, chúng tôi đã tăng lên 22,7. Nhưng đây đã là tầng bình lưu và cao gần gấp đôi so với độ cao của máy bay chở khách ngày nay.
Kết nối Internet với khinh khí cầu khá ổn định trong suốt chuyến bay. Tin nhắn của bạn đã được nhận và hiển thị, đồng thời chúng tôi lấp đầy mọi khoảng dừng bằng các trích dẫn từ cuộc đàm phán của Gagarin với Trái đất 58 năm trước :)
Theo đo từ xa, bên ngoài nhiệt độ -60 0C, bên trong hộp kín -22 0C nhưng mọi thứ hoạt động ổn định.
Biểu đồ thay đổi nhiệt độ bên trong (ở đây và xa hơn trên thang X, hàng chục phút được hiển thị):
Một máy phát tốc độ cao kỹ thuật số thử nghiệm khác đã được lắp đặt trên tàu. Đây là nỗ lực của chúng tôi nhằm tạo ra Wi-Fi tốc độ cao và chúng tôi chưa sẵn sàng tiết lộ chi tiết về thiết kế của nó. Với máy phát này, chúng tôi muốn phát video trực tuyến. Và thực sự, bất chấp trời nhiều mây, chúng tôi đã nhận được tín hiệu video từ GoPro trên khinh khí cầu ở tầng bình lưu ở khoảng cách lên tới 30 km. Nhưng sau khi nhận được video trong trung tâm điều khiển của chúng tôi, không thể truyền nó lên Internet qua mặt đất... Bây giờ chúng tôi sẽ cho bạn biết lý do.
Chúng tôi sẽ sớm hiển thị các đoạn video ghi lại chuyến bay từ camera trên máy bay, nhưng hiện tại bạn có thể xem đoạn ghi âm trực tuyến từ tàu thăm dò
Điều ngạc nhiên chính đang chờ đợi chúng tôi: hiệu suất rất kém của modem 4G trong MCC của chúng tôi, khiến không thể truyền video trực tuyến. Mặc dù tàu thăm dò đã nhận và truyền thành công các tin nhắn qua Internet nhưng chúng vẫn được máy chủ chấp nhận - chúng tôi đã nhận được xác nhận dịch vụ từ nó và thấy chúng hiển thị trên màn hình qua phát video. Chúng tôi lo ngại về việc liên lạc với vệ tinh và truyền tín hiệu về Trái đất, nhưng không ai ngờ rằng một cuộc phục kích đến mức chính Internet 4G di động lại trở thành liên kết yếu.
Và không phải ở một vùng hoang dã nào đó, nhưng không xa Pereslavl-Zalessky, trong một khu vực mà theo bản đồ MTS và MegaFon, được phủ sóng 4G. Trong MCC di động của chúng tôi có một bộ định tuyến Kroks ap-205m1-4gx2h phức tạp, trong đó hai thẻ SIM được lắp vào và được cho là sẽ tóm tắt lưu lượng truy cập trên chúng để chúng tôi có thể phát video đầy đủ lên Internet. Chúng tôi thậm chí còn lắp đặt ăng-ten bảng điều khiển bên ngoài với mức tăng 18 dB. Nhưng phần cứng này hoạt động thật tệ. Dịch vụ hỗ trợ của Kroks chỉ có thể khuyên chúng tôi tải lên chương trình cơ sở mới nhất, nhưng điều này không giúp ích gì và tốc độ của hai thẻ SIM 4G hóa ra kém hơn nhiều so với tốc độ của một thẻ SIM trong modem USB thông thường. Vì vậy, nếu bạn có thể cho tôi biết phần cứng nào tốt hơn để tổ chức truyền dữ liệu với tổng hợp các kênh 4G vào lần tới, hãy viết vào phần bình luận.
Tính toán quỹ đạo của chúng tôi hóa ra khá chính xác, không có gì đáng ngạc nhiên. Chúng tôi thật may mắn, khinh khí cầu ở tầng bình lưu đã hạ cánh xuống đất than bùn mềm cách hồ chứa 10 mét và cách bãi phóng 70 km. Biểu đồ khoảng cách GPS:
Và đây là tốc độ bay thẳng đứng của khinh khí cầu ở tầng bình lưu thay đổi như thế nào:
Đúng, một trong hai màn hình đã không tồn tại khi hạ cánh (vâng, có hai màn hình trong số đó, giống như máy ảnh GoPro; sao chép là một cách hay để tăng độ tin cậy); trong video, bạn có thể thấy nó chuyển thành sọc và quay như thế nào tắt. Nhưng tất cả các thiết bị khác đều sống sót sau khi hạ cánh mà không gặp vấn đề gì.
Kết luận về thử nghiệm và chất lượng truyền thông Internet.
Cách thức hoạt động của máy chủ trông như thế này: trên trang đích, bạn có thể gửi tin nhắn văn bản đến máy chủ thông qua một biểu mẫu. Chúng được truyền qua giao thức HTTP thông qua 2 hệ thống liên lạc vệ tinh độc lập tới một máy tính lơ lửng dưới khinh khí cầu ở tầng bình lưu và nó truyền dữ liệu này trở lại Trái đất, nhưng không phải theo cách tương tự qua vệ tinh mà qua kênh vô tuyến. Do đó, chúng tôi hiểu rằng máy chủ thường nhận dữ liệu và có thể phân phối Internet từ tầng bình lưu. Trên cùng một trang đích, lịch trình chuyến bay của khinh khí cầu ở tầng bình lưu được hiển thị và các điểm nhận từng tin nhắn của bạn đã được đánh dấu trên đó. Nghĩa là, bạn có thể theo dõi lộ trình và độ cao của “máy chủ cao ngất trời” trong thời gian thực.
Tổng cộng, những người tham gia của chúng tôi đã gửi 166 tin nhắn từ trang đích, trong đó 125 (75%) đã được gửi thành công đến máy chủ. Phạm vi độ trễ giữa việc gửi và nhận rất lớn, từ 0 đến 59 giây (độ trễ trung bình là 32 giây).
Chúng tôi không tìm thấy bất kỳ mối tương quan đáng chú ý nào giữa chiều cao và mức độ trễ:
Từ biểu đồ này, rõ ràng là mức độ trễ không phụ thuộc vào khoảng cách từ địa điểm phóng, nghĩa là chúng tôi đã truyền trung thực tin nhắn của bạn qua vệ tinh chứ không phải từ mặt đất:
Kết luận chính từ thử nghiệm của chúng tôi là chúng tôi có thể nhận và phân phối tín hiệu Internet từ khí cầu ở tầng bình lưu và kế hoạch như vậy có quyền tồn tại.
Như bạn nhớ, chúng tôi đã hứa sẽ so sánh thông tin liên lạc của Iridium và GlobalStar (chúng tôi chưa bao giờ nhận được modem Messenger đúng hạn). Sự ổn định trong công việc của họ ở vĩ độ của chúng ta hóa ra gần như giống nhau. Trên mây khả năng thu sóng khá ổn định. Thật đáng tiếc khi đại diện của hệ thống “Messenger” trong nước đã kiểm tra và chuẩn bị một số thứ ở đó nhưng lại không thể cung cấp bất cứ thứ gì để thử nghiệm.
Kế hoạch cho tương lai
Bây giờ, chúng tôi đang lên kế hoạch cho dự án tiếp theo, thậm chí còn phức tạp hơn. Chúng tôi hiện đang nghiên cứu nhiều ý tưởng khác nhau, chẳng hạn như liệu chúng ta có nên tổ chức liên lạc bằng laser tốc độ cao giữa hai khí cầu ở tầng bình lưu để sử dụng chúng làm bộ lặp hay không. Trong tương lai, chúng tôi muốn tăng số lượng điểm truy cập và đảm bảo tốc độ kết nối Internet ổn định lên tới 1 Mbit/giây trong bán kính 100-150 km, để trong thời gian tới sẽ xuất hiện các vấn đề về truyền video trực tuyến lên Internet. sẽ không phát sinh nữa.
Nguồn: www.habr.com