NASA Menerapkan Jaringan Toleransi Penundaan untuk Meningkatkan Komunikasi Luar Angkasa

Mengirim/menerima data di Bumi dari pesawat ruang angkasa mana pun adalah tugas yang sulit, terutama karena jarak yang jauh. Penundaan dan kehilangan data biasa terjadi saat berkomunikasi dalam jarak ribuan dan jutaan mil. Untuk meminimalkan penundaan dan kerugian ini, NASA sedang mengerjakan koneksi internet tata surya yang andal, yang disebut Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN).

NASA menggunakan 3 jaringan komunikasi untuk mengirim dan menerima sinyal jarak jauh yang berisi satelit relai ruang angkasa dan stasiun bumi terdistribusi untuk mendukung misi luar angkasa.

• Jaringan Dekat Bumi (NEN)
• Jaringan Luar Angkasa (SN)
• Jaringan Luar Angkasa (DSN)

Apa Sebenarnya DTN itu?

Misi NASA sebelumnya menggunakan relai tunggal atau tautan titik-ke-titik (seperti sistem telepon) untuk berkomunikasi dengan orbit rendah Bumi serta pesawat luar angkasa. Namun, konsep eksplorasi masa depan mencakup sistem yang jauh lebih kompleks yang memiliki banyak node (bukan hanya dua). Ini akan beroperasi seperti jaringan Internet di Bumi, yang mencakup beberapa lompatan melalui satelit dan node perantara lainnya, sehingga membangun fondasi untuk SSI (kependekan dari Solar System Internet).

Seperti Earth-internet, SSI akan menyediakan platform standar di mana berbagai aplikasi akan bekerja pada layanan jaringan end-to-end. SSI akan menggunakan rangkaian protokol DTN di hampir semua kasus, termasuk kasus dengan gangguan link yang sering atau gangguan yang lebih lama, di mana IP tradisional (Protokol Internet) tidak berfungsi.

DTN adalah seperangkat aturan khusus untuk transmisi data, sering disebut rangkaian protokol, yang memperluas kemampuan internet konvensional untuk bekerja di lingkungan luar angkasa dalam jarak yang ekstrim. Lingkungan ini biasanya sering mengalami gangguan, tingkat kesalahan yang tinggi, penundaan yang lama, dan tautan satu arah.

Internet Tata Surya menggunakan Protokol DTN:Sumber Gambar – NASA

Bagaimana Cara Kerja DTN?

Protokol DTN dapat beroperasi dengan IP internet bumi atau bekerja secara independen. Ini menggunakan teknik simpan dan teruskan otomatis , sehingga menjamin pengiriman data. Jika penerusan paket saat ini tidak memungkinkan, sistem menyimpannya untuk transmisi di masa mendatang. Oleh karena itu, hanya hop berikutnya yang perlu tersedia saat menggunakan Disruption Tolerant Networking.

Seperti rangkaian internet konvensional, DTN melibatkan fitur manajemen jaringan, perutean, keamanan, dan kualitas layanan. Meskipun didesain untuk aplikasi luar angkasa, aplikasi ini juga dapat bermanfaat untuk aplikasi terestrial yang memiliki tingkat error tinggi dan gangguan yang sering terjadi.

Gambar di atas menunjukkan data yang dikirim dari luar angkasa ke Bumi melalui habitat luar angkasa dan 2 relay komunikasi menggunakan DTN. Tautan komunikasi antar aset tidak selalu tersedia.

Saat ini, protokol DTN sedang dikembangkan oleh AES (Advanced Exploration Systems) NASA, dan mendukung standardisasi DTN oleh IETF (Internet Engineering Task Force) dan CCSDS (Committee for Space Data Systems). Semua protokol DTN ini akan menjadi standar internasional terbuka. Beberapa implementasi DTN sudah ada dan tersedia untuk umum, seperti implementasi ION (Interplanetary Overlay Network).

Sumber:NASA

Kelebihan

Peningkatan Operasional dan Kesadaran Situasional – DTN menawarkan lebih banyak wawasan tentang peristiwa ketika pemadaman komunikasi terjadi karena serah terima stasiun bumi, kondisi atmosfer yang buruk, atau akibat relai. DTN secara signifikan mengurangi kebutuhan penjadwalan stasiun bumi untuk menerima atau mengirim informasi, yang biasanya memerlukan waktu perencanaan hingga 5 hari.

Efisiensi dan Kekokohan Space Link – DTN menyediakan transmisi data yang efisien dan lebih andal, memungkinkan bandwidth yang lebih dapat digunakan. Keandalan tautan ditingkatkan dengan beberapa jalur jaringan dan aset untuk lompatan transmisi.

Keamanan – Protokol DTN memungkinkan autentikasi, pemeriksaan integritas, dan enkripsi di semua tautan.

Interoperabilitas dan Penggunaan Kembali – Protokol DTN memungkinkan interoperabilitas pesawat ruang angkasa (dioperasikan oleh badan antariksa pemerintah atau swasta) dan stasiun bumi. Selain itu, hal ini memungkinkan NASA untuk menggunakan protokol yang sama untuk misi mendatang, baik itu misi orbit rendah Bumi atau misi luar angkasa.

Kualitas Layanan – Protokol DTN memungkinkan beberapa tingkat prioritas diatur untuk tipe data berbeda, untuk memastikan bahwa paket penting dikirim sebelum paket kurang penting.

Baca:10 Aturan Pengkodean NASA untuk Menulis Program Kritis Keselamatan

Eksperimen

Eksperimen DTN pertama dilakukan pada 10 Juli 2009, yang melibatkan pengunduhan sekumpulan gambar tertentu melalui serah terima TDRSS (Tracking &Data Relay Satellite System) yang direncanakan. Selama percobaan ini, hubungan darat-ke-luar angkasa dan luar angkasa-ke-bumi terputus selama beberapa menit. Demonstrasi jaringan DTN-on-ISS ini berhasil.

Pada pengujian berikutnya, mereka menggunakan DTN untuk pengoperasian tanpa pengawasan. Pengujian dilakukan selama 3 hari, dan selama periode ini 14 file dihasilkan setiap jam. Transmisi konvensional menghasilkan 3.504 penerimaan redundan per file (rata-rata), sementara DTN memiliki kinerja yang jauh lebih baik dan hanya menghasilkan 0,06 penerimaan redundan per file.

ISS mengimplementasikan layanan DTN institusional pada bulan Mei 2016, yang meningkatkan keandalan transmisi data ilmu muatan dan mengurangi overhead operasional dan perencanaan.

Pada tanggal 20 November 2017, selfie yang diambil di Stasiun McMurdo National Science Foundation, Antartika dikirim ke ISS menggunakan rangkaian protokol DTN. Seperti yang Anda lihat dalam selfie, insinyur NASA Mark Sinkiat, Peter Fetterer, dan Salem El nimri memegang foto Vint Cerf yang membantu mengembangkan teknologi tersebut.

Perangkat lunak DTN di ponsel pintar mengirimkan selfie dalam perjalanannya ke ISS. Paket-paket tersebut dikirim dari stasiun bumi McMurdo ke White Sands Complex, NASA melalui TDRS (Tracking &Data Relay Satellite). Kemudian, sekumpulan node DTN meneruskan paket tersebut ke Marshall Space Flight Center di Alabama, yang merupakan titik akses jaringan DTN. Paket-paket tersebut diteruskan ke stasiun luar angkasa melalui tautan TDRS lain di mana paket-paket tersebut dialihkan ke muatan demonstrasi TRek (Telescience Resource Kit). Node DTN terakhir mengekstraksi data gambar dari paket, dan payload menyusun kembali foto asli dan menampilkannya di ISS.

Baca:13 Misi Terbesar NASA di Masa Depan

Ini adalah beberapa eksperimen terbaru pada DTN. Untuk saat ini tim peneliti AES DTN bekerja sama dengan SCaN (Space Communications and Navigation) dan IPNSIG (InterPlanetary Networking Special Interest Group) untuk membantu mewujudkan SSI.