NASA haalt 622Mbit/s via lasers voor dataverbinding met de maan

De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA heeft met behulp van een laserverbinding data verstuurd van en naar de maan. Daarbij wist NASA met pulserende lasers een doorvoersnelheid van 622Mbit/s te behalen, een nieuw record.

Normaliter gebruikt NASA radiogolven om te communiceren met ruimtevaartuigen en satellieten, maar om fors hogere doorvoersnelheden mogelijk te maken experimenteert de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie met lasers. Begin dit jaar gebruikte de NASA al pulserende lasers om een digitale foto van de Mona Lisa vanaf een grondstation naar de rond de maan cirkelende Lunar Reconnaissance Orbiter-satelliet te uploaden. Daarbij werd over een afstand van ruim 380.000 kilometer een doorvoersnelheid van slechts 300bit/s behaald.

In een flinke stap voorwaarts bij het gebruik van lasertransmissietechnologie zegt NASA er tijdens haar Lunar Laser Communication Demonstration-project in geslaagd te zijn om data met veel hogere snelheden te versturen. Mede voor de proef werd vorige maand de zogeheten Ladee-satelliet in een baan om de maan gebracht. Vanaf een grondstation wist NASA naar eigen zeggen met een doorvoersnelheid van 600Mbit/s met de Ladee-kunstmaan te communiceren, een nieuw record en zes maal sneller dan radiotechnologie momenteel kan bieden. De Ladee-satelliet zal zich verder bezig gaan houden met het verzamelen van maanstof.

NASA stelt dat uit de proeven is gebleken dat de optische communicatie met behulp van lasers tot nu toe betrouwbaar is gebleken en in de toekomst bijvoorbeeld satellietfoto's van veel hogere resoluties mogelijk zal maken. Ook het versturen van 3d-videobeelden over grote afstanden zou haalbaar zijn. Op termijn zou zelfs een datasnelheid tot 2,5Gbit/s haalbaar moeten zijn.

Reacties (62)

[snelwegkat]

Apart, die snelheid van 622Mbit. Het getal komt me heel bekend voor uit de "synchrone telecom" van voor de publieke ethernet based netwerken.
622 Mbit is de snelheid van een STM-4 (SDH) of OC-12 (SONET) link. Zie ook de wiki: http://en.wikipedia.org/w...ng#SONET.2FSDH_data_rates

Nou zijn er bedrijven die apparatuur hadden die dit soort links mbv lasers door de lucht opzetten ipv over fiber, maar dat ging over afstanden van honderden meters tot enkele kilometers. Dat is dus niet zomaar toe te passen over een afstand als deze.

Knap staaltje engineering van de NASA, al hebben ze dan misschien wat electronica uit "oude" telecom apparatuur hergebruikt.

[SinergyX]

Zoals ik dat laatste lees, is de limitatie op dit moment dus de grootte van de foto's die een sateliet maakt, dat ze niet gedetaileerder kunnen?

Maar wat heeft het nut van 3D foto's op een foto met objecten duizenden lichtjaren verderop? Daar is toch bijna geen 3D meer in te herkennen?

[Reactie gewijzigd door SinergyX op 23 juli 2024 06:41]

[TheKmork]

Ik weet niet waar jij duizenden lichtjaren verderop vandaan haalt? Ik neem aan dat de 3d foto's waar men over spreekt met name juist foto's van het aard- danwel het maanoppervlak zullen zijn. Daarnaast kan men dus nu ook met hogere bandbreedte communiceren indien er bijvoorbeeld weer een missie naar de maan of elders gaat, en zal dit ook helpen in de communicatie met bijvoorbeeld het ISS.

Desalniettemin is het leuk dat ze dit soort doorvoersnelheden kunnen halen, maar denk ik dat de grootste vertraging in de latency zal zitten. Nu bedoel ik natuurlijk niet dat men op de maan moet kunnen gamen, maar als men data doorstuurt zal hier ongetwijfeld de nodig ruis (errors) in zitten, dus wil je wel TCP (of iets in die trend) gebruiken om de data te sturen ipv UDP, dus zul je ook ACK's moeten sturen, en hoe langer de latency, hoe langer het duurt voor de ACK binnen is, en hij verder gaat met data sturen.

/sarcastisch aluhoedje op
Maar wel cool, dan kan de NSA/CIA/andere inlichtingendienst voortaan in full HD met 3d over mijn schouder meelezen, scheelt weer in de overheidskosten (al die medische kosten voor analysten met oogklachten omdat ze zo moesten knijpen om mee te kunnen lezen zullen toch ook afnemen)
/sarcastisch aluhoedje af

[Amanoo]

Ik denk niet dat je zo zeer aan een op TCP gelijkend iets wil denken als ontwerper van een protocol. Het simpele verhaal is dat TCP een transport-protocol is, dat bepaalde garanties geeft over end-to-end communicaties. Het doet minder garanties voor individuele links, wat juist de categorie is waar deze laserverbindingen onder vallen.

En nu het ingewikkelde verhaal: Het grootste verschil tussen TCP en UDP is denk ik (behalve dat TCP connectie-georiënteerd is) de retransmissies uit TCP. Bij dit soort gevallen wil je waarschijnlijk wel hertransmissies toestaan, dat kan soms betekenen dat een pakket later aankomt maar erg realtime ben je toch niet bezig, maar foutcorrectie wordt hier veel belangrijker. In het internet is dat beetje extra latency als een pakket opnieuw moet worden gestuurd zelden erg. Het kost je misschien af en toe een dubbele roundtrip time of zo, maar in realtime applicaties als games zijn dat een paar milliseconden en in webbrowsing is een paar 100 al niet meer merkbaar traag. Maar de verbinding tussen de maan en de aarde heeft een veel grotere roundtrip time, en tijdens die periode is er veel meer kans dat er wat mis gaat (ook omdat de verbinding minder betrouwbaar zal zijn/gevoeliger voor ruis en dergelijke, maar ook omdat hoe langer het duurt, hoe meer kans). Er is dus meer kans dat de data beschadigd raakt. Tegelijkertijd zijn buffer overflows in routers en zulke problemen een veel kleiner issue. In het internet kan een router vollopen met pakketten, en daardoor pakketten gaat droppen, maar je kan er van uit gaan dat de NASA dat wel kan voorkomen omdat ze een privélijntje gebruiken. Dat pakketten compleet niet aankomen zal minder snel voorkomen, dat pakketten beschadigd aankomen juist sneller. Je wil dus ook veel aandacht besteden aan foutcorrectie, en hertransmissies worden van een meer ondergeschikt belang (en zou je misschien nog wel kunnen oplossen in een hogere laag, waardoor de links zelf helemaal niet aan hertransmissies hoeven te doen). Verder doet TCP nog dingen als poortnummers. Opnieuw, dit is iets tussen links, je legt geen verbinding tussen 2 hosts uit een grote collectie, veel meer dan die twee hosts zijn er helemaal niet.

Waarschijnlijk dat het protocol dat hier gebruikt gaat worden weinig tot niets doet aan hertransmissies (wordt wel in een netwerklaag opgelost) en dat er een vrij grote overhead zal komen door foutcorrigerende codes.

[Reactie gewijzigd door Amanoo op 23 juli 2024 06:41]

[Verwijderd]

Ik snap niet helemaal wat u bedoeldt met "garanties voor individuele links"?

[zeurpiet]
TCP doet niet aan IP nummers dat word geregeld door de IP laag. TCP ligt bovenop IP.
[/zeurpiet]

[Amanoo]

In dit geval moet vooral gegarandeerd worden dat de communicatie tussen de maan en de aarde (of beter: de satellieten) goed en betrouwbaar verloopt. Dit los je niet op met transportprotocollen, maar met een protocol dat garandeert dat de communicatie tussen de links zelf goed verloopt. Als een link van te lage kwaliteit is schiet je weinig op met een leuk ontworpen transport protocol. Een goed link-laag protocol is dus belangrijker in dit geval.

Je hebt gelijk over IP inderdaad. Ik had even mijn hoofd er niet bij toen ik dat deel schreef. Waarschijnlijk zat ik er in mijn hoofd mee dat TCP onderdeel is van de IP suite, maar het is inderdaad toch echt een andere laag, met eigen protocollen. Ik heb het deel over IP even weggehaald en ergens het woordje netwerk vervangen door transport.

[Reactie gewijzigd door Amanoo op 23 juli 2024 06:41]

[Fjerpje]

Ik weet bijna wel zeker dat ze geen TCP gebruiken, maar dat NASA wel hun eigen protocol heeft ontwikkeld voor dit soort mediums over lange afstanden.

[Reactie gewijzigd door Fjerpje op 23 juli 2024 06:41]

[Wildfire]

TCP-Planet: https://www.ietf.org/mail...current/pdfOeBWbLiR7s.pdf

Zoiets als dat bijvoorbeeld

[Bl@ckbird]

Waarschijnlijk SCPS:
http://en.wikipedia.org/w...s_Protocol_Specifications

[piderman]

De latency naar de maan is ongeveer 1,5 seconde dus dat is nog wel te overzien. Naar Mars is het tussen de 3 en 20 minuten dus dat wordt al wat lastiger met die ACKs

[Sgreehder]

http://www.wolframalpha.c...stance+from+earth+to+moon (1.3 sec)

en:

http://www.wolframalpha.c...stance+from+earth+to+mars (16 min, of ja, gemiddeld 14.1 min )

Maar de doorvoersnelheid laat zich hier niet echt door beperken. Het is vooral goed mikken, lijkt mij ;-)

[Reactie gewijzigd door Sgreehder op 23 juli 2024 06:41]

[ZesPak]

Zelfs dat "goed mikken" kan relatief zijn, het is een enorme afstand en als het licht ook maar een beetje "verdeeld", kan het "verlichte" oppervlakte gemakkelijk de grootte hebben van een klein land.

[Bilbo.Balings]

Je kunt natuurlijk ook de nodige redundantie aanbrengen in de datastream waardoor er minder of wellicht helemaal geen handshake nodig is voor een betrouwbare communicatie. Dat gebruiken ze waarschijnlijk ook voor het Deep Space netwerk welke gebruikt wordt voor de communicatie met ruimtesondes zoals de Voyager, dan heb je een latency van vele uren...

[Pikoe]

Zover ik kan nagaan gaat het over de maan.

[SuperSang]

Stel ik wil een goede landingszone vinden voor een rover: doe een fly-by, film in 3d, en stuur die beelden terug.
Oh, er is hier een aparte bergformatie met een krater erin, misschien wat foto's van maken!

etc etc etc...

[segascope]

Hier is een video die uitlegt hoe dit werkt

http://www.space.com/2257...n-moon-mission-video.html

[Miglow]

Ik krijg een malware-melding op die site...

[Zer0]

Afaik is het record een combinatie tussen doorvoersnelheid en afstand, over kortere afstanden is het al enige tijd mogelijk 1Gbps FDX connecties op te bouwen met lasers, oa met apparatuur van Geodesy (http://geodesy.hu/fso_en/termekek/af/autotracking/)

[TheKmork]

Tja als je het zo bekijkt zijn er natuurlijk nog wel hogere draadloze snelheden op korte afstand mogelijk. Het gaat er inderdaad om dat dit een snelheidsrecord is voor datatransmissie naar de maan (of een object in een baan daar omheen).

[SiGNe]

Maar hoe zit het met wolken?

En het zou natuurlijk ook leuk zijn als er een portable versie komt, iedereen met laserpointers de straat op.
Ook leuk als iedereen dan met oud en nieuw mensen digitaal een gelukkig nieuwjaar zouden wensen, geeft meteen een mooie lichtshow

[Universal Creations]

Wolken zijn geen probleem als er enkel laser door de ruimte wordt gebruikt. Op de maan is geen atmosfeer en "op" aarde wordt een sateliet gebruikt die via een andere methode communiceert met de grond (lijkt mij).

[SiGNe]

Ze hebben het over een grondstation en het plaatje suggereert dat men vanaf de aarde naar de LADEE satelliet hebben "geschoten".
Je kan natuurlijk meerdere grondstations gebruiken en er een kiezen waar geen wolken boven hangen maar het lijkt me wel een probleem.

[Wulfklaue]

Ik vraag met toch af hoe men compenseert voor de aarde zijn rotatie vs de satelliet.

Je moet van Punt A, dat draait, naar punt B, over zo een enorme afstand, naar een doel dat eigenlijk een speld is in een hooiberg, deze laser "mikken".

Het moet een enorme accurate compensatie mechanisme zijn, dat men gebruikt? Zeker hetzelfde mechanische dat men gebruikt voor die anti ICBM systemen?

[Bolk]

Je kan ook een satelliet gebruiken.. Vanaf Aarde radiogolven naar de satelliet en vanaf de satelliet een laser richting de maan. Met een aantal satellieten om de draaiing van de Aarde op te vangen moet dat toch wel lukken? De maan is immers altijd met dezelfde kant naar de Aarde..

[dimitrios007]

Hmmm mischien een goed dee voor de piratebay om zich daar te vestigen.
Geen last meer van BREIN


Ontopic: zeker een stap in de goede richting. Nog meer communicatie mogelijkheden voor astronauten en NASA.

[Verwijderd]

By folding together its Space Network (SN), Near-Earth Network (NEN) and Deep Space Network, NASA plans to seriously up its data transfer rates, meaning future missions to the moon or Mars could be exchanging 600 megabits per second with handlers back on Earth, vastly increasing the scientific payoff per mission. As an added bonus, by adding new automated systems and smarter technologies, the space agency is getting it done without any additional drain on its budget.

Dat werd geschreven in 2010 (Link)
Ze hebben dus hun target overtroffen. En ik weet dat ze met laserlicht bezig zijn waarin ze draaingen hebben gestopt waardoor er veel meer data verstuurd kan worden. Kan alleen het artikel even niet vinden.
Het is trouwens onvoorstelbaar hoeveel data er elke dag vanuit het Deep Space Network naar de aarde vloeit. Je hebt het over meerdere terabytes per dag!

[donotwant]

"zes maal sneller dan radiotechnologie momenteel kan bieden"

sneller als in: meer data in minder tijd, maar de latency blijft uiteraard nagenoeg hetzelfde

[Trinitronic]

En Seti@home maar speuren naar radiogolven, Ha! de aliens hebben vast iets, nog beter dan lasers.

[svennd]

ansible

[ultimasnake]

Zit hier dan niet nog een vorm van 'lag' in? 600Mbit/s is enorm indrukwekkend maar de latency kan zo 2 minuten zijn zou je zeggen.

Verder enorm tof!

[gekkegerrit101]

Dat zal wel meevallen, aangezien laserstralen lichtbundels zijn reizen deze ook met de snelheid van het licht, vergelijkbaar met een glasvezelverbinding.

[ultimasnake]

Thanks!

[Clubbtraxx]

Gaming met een dergelijke verbinding heeft lag ja...

Lichsnelheid grofweg 300.000KM/sec dus de roundtrip delay naar de maan zal meer dan 2 seconden zijn waar we de datarate en overhead nog effe buiten beschouwing laten voor deze laser verbinding..

Ook niet geheel toevallig dat het net OC12/STM-4 is volgens mij.
Vermoedelijk vanwege interoperability met bestaande netwerken en apparatuur.

[Reactie gewijzigd door Clubbtraxx op 23 juli 2024 06:41]

[ultimasnake]

Thanks! Helemaal met mijn suffe kop de snelheid van het licht niet in gedachte genomen..... Maar inderdaad is een lag van secondens nog steeds aardig wat, des al niet te min kunnen er straks selfies op de maan direct gepost worden op facebook!

[sgraaf]

Leuk om te zien, een stap in de goede richting lijkt mij zo!

[maquis]

leuke woordspeling, aangezien je wel goed moet kunnen richten voor een goede verbinding. De techniek is al in gebruik, maar zulke afstanden en niet te vergeten snelheden van de sataliten, maakt het een echte uitdaging, me dunkt
.

[Verwijderd]

Voor wat precies?