Quali protocolli utilizza la NASA per comunicare su lunghe distanze?

Autore articolo Di admin
Data dell'articolo 22 Febbraio 2021

Bentornati ad un'altra super edizione delle domande di cultura generale !

Questa volta abbiamo cercato una curiosità scientifica :

Sto guardando https://mars.nasa.gov/mars 2020 / spacecraft / rover / communications / che parla di come il rover ha comunicato con la Terra, che è attraverso l'orbiter.

Sto cercando di capire quale protocollo usa l'orbiter? È TCP / UDP o qualcos'altro? Ingenuamente presumo che TCP poiché l'orbiter avrebbe bisogno di inviare nuovamente i pacchetti che sono stati persi nello spazio e non sono mai arrivati sulla Terra.

Ed ecco le risposte degli esperti:

Per comunicazioni affidabili a lunghissima distanza oggigiorno i trasmettitori e ricevitori utilizzare la codifica DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) con modulazione BPSK con una frequenza centrale soppressa. Ogni volta che la sequenza arriva alla fine e ricomincia conta come un bit di dati, quindi la velocità dei dati è determinata dalla lunghezza della sequenza e dalla frequenza del dispositivo utilizzato per generare la sequenza. Questo è il motivo per cui il rover e l'orbiter possono trasmettere solo un paio di immagini al giorno

Per quanto complicato, tutto ciò che DSSS consente ricevitore per rilevare segnali che sono significativamente al di sotto del livello di rumore di fondo cosmico. La sequenza utilizzata crea ciò che è noto come “guadagno del codice”. Ad esempio, il livello di rumore di fondo per il GPS è – 110 dBm mentre il la potenza del segnale su un ricevitore è – 125 dBm, ma il GPS funziona perché ha + 43 dBm di guadagno del codice.

Per quanto riguarda la crittografia dei dati effettiva, questo utilizza il codice Hamming per consentire il rilevamento e la correzione degli errori, ma per il resto è un flusso di dati seriale.

Fonte: non NASA ma ho lavorato avevamo una configurazione che consentiva due ricetrasmettitori DSSS con 100 potenza di uscita in mW (come i telefoni cordless domestici) per comunicare in modo affidabile tra New Orleans, Louisiana e Pensacola, Florida in tutto tranne condizioni meteorologiche molto peggiori.

Markr 1957

I ju st ha ricordato un commento nel codice del kernel Linux che contiene una risposta stranamente specifica alla tua domanda.

Btw, with Perseverance, for the prima volta che Linux viene utilizzato su Marte. Il commento è nella parte che gestisce il TCP:

> Nota che 120 sec è definito nel protocollo come il massimo RTT possibile. Immagino che dovremo usare qualcosa di diverso dal TCP per parlare con l'Università di Marte.

Cos'è RTT: Round Trip Tempo, il tempo necessario a un pacchetto per viaggiare dal mittente al destinatario e il tempo affinché la risposta viaggi indietro. In TCP, il mittente deve attendere una risposta che dica che il pacchetto è stato ricevuto correttamente. Poiché la velocità del pacchetto non può superare la velocità della luce, la distanza fisica definisce il tempo minimo richiesto per un viaggio di andata e ritorno.

Così mentre TCP / IP può essere utilizzato per comunicare con la Luna (1,3 secondi luce x 2=2,6 secondi RTT), distanza minima di Marte dalla Terra (182 light-seconds) supera già l'RTT massimo definito nel protocollo TCP.

the_hobbyte

Protocollo in quale livello? TCP / IP viene utilizzato sulla rete spaziale profonda terrestre (DSN). La modalità di trasmissione al veicolo spaziale credo sia BPSK, e stanno utilizzando protocolli governati da CCSDS

https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://public.ccsds .org / Pubs / 120 x0g3.pdf &ved=2ahUKEwjTwf2H4PvuAhX3GFkFHXwyDf4QFjAAegQIAhAC &usg=AOvVaw1E2Lh -bTqfri5X1Tc1QwjQ

Sapratz

Il tuo tempo minimo di ping su Marte è di circa 6 minuti, quindi dovresti aspettare 6 minuti per ottenere un NAK su un singolo pacchetto che rende TCP totalmente inutile.

Tieni presente che TCP e UDP sono protocolli software, potresti incapsulare qualcosa come UDP e inviarlo, ma tutta la vera magia avviene con la codifica e la modulazione del segnale RF stesso, c'è molta correzione degli errori coinvolta nel segnale trasmesso a causa di quel ritardo minimo di 6 minuti che rende la ritrasmissione un'opzione VERAMENTE pessima.

u / Markr 1957 ha fornito alcune informazioni generali sul segnale RF stesso, è piuttosto complicato costruire un segnale di comunicazione veramente robusto con i bassi livelli di segnale coinvolti qui.

sceadwian

Non posso dire con certezza che quella perseveranza lo stia attualmente utilizzando (anche se so che è nel codice di volo NASA / JPL) ma la NASA mantiene un'implementazione del Delay Tolerant Networking chiamata ION. Il protocollo è in funzione da circa 20 anni ( vedere RFC 4838 ) ed è necessario per superare alcune delle limitazioni che l'uso di TCP potrebbe introdurre (come discusso altrove in questo thread)

pxslip