Det ambitiøse mål med Elon Musks Starlink og andre satellitinternetprojekter er at levere højhastigheds- og lav-latens bredbåndsinternetadgang rundt om i verden. Men der er stadig nogle vigtige spørgsmål, der skal besvares, herunder hvordan man bygger et robust og sikkert netværk i rummet.
At udforske sådanne spørgsmål Commonwealth Cyber Initiative (CCI) forskere ved Virginia Institute of Technology er gået sammen med University of Surrey i Det Forenede Kongerige for at bygge verdens første hardware-testseng, der simulerer den skiftende kommunikation i en mega-satellitkonstellation i skala. Forskerne præsenterede testbedet på en interkontinental workshop den 12.-13. juli.
“Vi ønskede at skabe en fælles vision for samfundet og brainstorme, hvad der ville være muligt, og hvad der ville være mest nyttigt i rumnetværksinfrastruktur,” sagde CCI-forsker Jonathan Black, professor i rumfartsteknik.
Ud over at samle forskere og finansierende organisationer på begge sider af Atlanten, samlede den tværfaglige workshop medlemmer af satellit- og rumfartssamfundene samt computernetværket og kommunikationssamfundene, herunder forskere fra [email protected] i Bradley Department of Electrical and Computer Engineering og Center for Rumvidenskab og Ingeniørforskning ([email protected]).
Workshoptalerne omfattede repræsentanter fra NASAs Goddard Space Flight Center og National Science Foundation samt Ella Atkins, formand for Fred D. Durham og fremtidig chef for divisionen Kevin T. Crofton Department of Aerospace and Marine Engineering.
“For at reparere, opgradere og tanke op i rummet er vi nødt til at bygge for effektivitet og ødelæggelse,” sagde Atkins, der ringede til værkstedet fra sit gårdhus via Starlink. “Ved at basere kommunikation og netværk i langsigtet rumrobotik bygger vores forskere fremtiden for rumteknologi.”
Ifølge Atkins og Black kræver fremtiden for rumteknologi effektiv kommunikation, og næste skridt bliver at forbinde satellitnetværk.
Flugt fra rumbunkere
På jorden er netværksudbydere forbundet med hinanden. For eksempel kan en bruger på Verizon-netværket tale med nogen på AT&T-netværket. Kommunikation springer mellem netværk.
Men i rummet er kommunikationen fragmenteret. Megakonstellationer af satellitter, der udgør forskellige rumnetværk, interagerer ikke med hinanden – hverken mellem baner, mellem netværk eller mellem individuelle satellitter.
“Vi ønsker, at alle netværk skal kommunikere sikkert og effektivt,” sagde Black, som også er direktør for Aerospace and Ocean Systems divisionen hos National Security Institute og meddirektør for Center for Rumvidenskab og Ingeniørforskning. “Værkstedet og testbedet er direkte relateret til at få dette til at ske – at forbinde de forskellige rumnetværk i konstellationerne og gå over til 5g/NextG trådløse muligheder.”
Forbindelsestest, modstandsforbedring
Bakket op af Commonwealth Cyber Initiative udforsker Virginia Tech-teamet og partnere nye højkapacitets rumnetværk. Testbedet, de har udviklet i løbet af det seneste år, vil simulere internettets megakonstellationer, herunder satellitter, jordstationer, tilsluttede enheder såsom telefoner og forbindelserne mellem dem.
“Vi har omkring tusind rumfartøjer, der er modelleret som noder,” sagde Samantha Parry Kenyon, en [email protected] og en af de vigtigste efterforskere af CCI-projektet. “Vi kan fysisk kommunikere med hardwarenoder og tilslutte dem direkte til virtuelle satellitknuder fra simuleringen.”
Ved at køre testbedet i forskellige scenarier undersøger holdet, hvad de skal gøre, når operationer afbrydes af noget som en rumbegivenhed eller sikkerhedsbrud, og hvordan et nærliggende satellitnetværk kan kompensere for et kompromitteret system.
Ifølge Black er modstandsdygtighed, hvordan et system reagerer på uventede ændringer. “Netværket skal kunne fortsætte med at fungere, selvom dets tilstand forværres.”
Med hjælp fra Virginia Tech Integreret center for uddannelse og forskning inden for sikkerhed, holdet planlægger at åbne testbed-referencearkitekturen og give andre mulighed for det Commonwealth Cyber Initiative institutioner, forskere, lærere og studerende til at udforske og optimere forbindelsesveje mellem konstellationer.
Med evnen til at modellere konstellationer i Starlink-skalaen vil forskere være i stand til at designe robuste, sikre, sammenkoblede netværk – både hardware og software.
