Virginia Tech, internationale partners debuteren als eerste in zijn soort testbed voor veerkracht, veiligheid in internetnetwerken in de ruimte | VTx

Het hoge doel van Elon Musk’s Starlink en andere satellietinternetprojecten is om wereldwijd breedbandinternet met hoge snelheid en lage latentie te bieden. Maar er zijn nog enkele grote vragen die beantwoord moeten worden, waaronder hoe een veerkrachtig, veilig netwerk in de ruimte te bouwen.

Om dergelijke vragen te onderzoeken, hebben Commonwealth Cyber ​​​​Initiative (CCI)-onderzoekers van Virginia Tech samengewerkt met de Universiteit van Surrey in het Verenigd Koninkrijk om ‘s werelds eerste hardware-in-the-loop-testbed te bouwen dat de veranderende connectiviteit van een mega satellietconstellatie op schaal. De onderzoekers introduceerden het testbed tijdens een intercontinentale workshop van 12-13 juli.

“We wilden een gedeelde gemeenschapsvisie tot stand brengen en brainstormen over wat mogelijk en wat het nuttigst zou zijn in een ruimtenetwerkinfrastructuur”, zegt CCI-onderzoeker Jonathan Black, hoogleraar lucht- en ruimtevaarttechniek.

Naast het samenbrengen van onderzoekers en financieringsinstanties aan beide zijden van de Atlantische Oceaan, waren bij de interdisciplinaire workshop ook leden van de satelliet- en ruimtevaartgemeenschap betrokken, evenals de computernetwerk- en communicatiegroepen, waaronder onderzoekers van Wireless@VT van de Bradley-afdeling Electrical and Computer Engineering en het Center for Space Science and Engineering Research (Space@VT).

Tot de sprekers van de workshop behoorden vertegenwoordigers van NASA Goddard Space Flight Center en de National Science Foundation, evenals Ella Atkins, Fred D. Durham Chair en inkomend afdelingshoofd van de Kevin T. Crofton Department of Aerospace and Ocean Engineering.

“Om in de ruimte te repareren, te upgraden en bij te tanken, moeten we bouwen voor efficiëntie en verstoring”, zei Atkins, die via Starlink de werkplaats binnenbelde vanuit haar landelijke huis. “Door communicatie en netwerken te aarden in ruimterobotica voor de lange termijn, bouwen onze onderzoekers aan de toekomst van ruimtevaarttechniek.”

Volgens Atkins en Black vereist de toekomst van ruimtevaarttechnologie effectieve communicatie – en de volgende stap is het verbinden van satellietnetwerken.

Doorbreken uit ruimtesilo’s

Op de grond zijn netwerk-internetserviceproviders met elkaar verbonden. Een Verizon-netwerkgebruiker kan bijvoorbeeld praten met iemand op een AT&T-netwerk. Communicatie stuitert tussen netwerken.

In de ruimte is communicatie echter een silo. De megaconstellaties van satellieten die verschillende ruimtenetwerken omvatten, praten niet met elkaar – niet tussen banen, niet tussen netwerken en niet tussen individuele satellieten.

“We willen dat alle netwerken veilig en efficiënt communiceren”, zegt Black, die ook dienst doet als directeur van de Aerospace and Ocean Systems Division van het National Security Institute en mededirecteur van het Center for Space Science and Engineering Research. “De werkplaats en het testbed zijn beide rechtstreeks verbonden om dit mogelijk te maken – de verschillende ruimtenetwerken in constellaties met elkaar verbinden en draaien naar 5g / NextG draadloze communicatiemogelijkheden.”

Interconnectiviteit testen, bouwen aan veerkracht

Met steun van het Commonwealth Cyber-initiatief hebben het Virginia Tech-team en zijn partners onderzoek gedaan naar nieuwe ruimtegebaseerde netwerken met hoge bandbreedte. Het testbed dat ze het afgelopen jaar hebben ontwikkeld, simuleert mega-internetconstellaties, inclusief satellieten, grond, verbonden apparaten zoals telefoonstations en de verbindingen daartussen.

“We hebben in de orde van duizenden ruimtevaartuigen die worden gesimuleerd als knooppunten”, zegt Samantha Parry Kenyon, Space@VT-onderzoeksmedewerker en co-hoofdonderzoeker van het CCI-project. “We kunnen fysiek communiceren met hardwareknooppunten en deze rechtstreeks integreren met de virtuele satellietknooppunten uit de simulatie.”

Door het testbed door verschillende scenario’s te laten lopen, bekijkt het team wat te doen wanneer operaties worden verstoord door bijvoorbeeld een ruimtegebeurtenis of een beveiligingsinbreuk en hoe een aangrenzend satellietnetwerk een gecompromitteerd systeem zou kunnen compenseren.

Veerkracht gaat over hoe een systeem reageert op onverwachte veranderingen, legt Black uit. “Het netwerk moet kunnen blijven werken, zelfs als het verslechterd is.”

Met hulp van het Virginia Tech Integrated Security Education and Research Center is het team van plan om de referentiearchitectuur van het testbed te openen en andere Commonwealth Cyber ​​​​Initiative-instellingen, onderzoekers, docenten en studenten in staat te stellen paden naar interconstellatieconnectiviteit te onderzoeken en te optimaliseren .

Met de mogelijkheid om constellaties op de schaal van Starlink te modelleren, zullen de onderzoekers in staat zijn om veerkrachtige, veilige, onderling verbonden netwerken te ontwerpen – zowel hardware als software.

.

Leave a Comment