Fire kort snakker sammen.
Ruteoppdagelse og videresending er demonstrert med AstroMesh i et laboppsett på 868 MHz.
CERNs AstroMesh lar små enheter måle stråling og dele data gjennom et mesh-nett. Men hvordan virker det egentlig?
Åpne modulen. Følg en radiopakke. Prøv selv.
Tenk på AstroMesh som en liten måler med hjerne og radio. Flere slike enheter kan samarbeide om å få en melding frem.
Sensorer registrerer stråling som kan påvirke elektronikken. Målingen sier noe om miljøet rundt enheten.
En prosessor leser sensoren og lager en datapakke. Tenk en liten konvolutt med avsender og måleverdi.
Radioen sender pakken. Andre enheter kan videresende den, slik at den kommer lenger enn én enkelt forbindelse.
Som en stafett for data: hver deltaker trenger bare å nå neste deltaker.
Men en stafett trenger en sammenhengende kjede. Mesh skaper ingen forbindelse gjennom et helt tomt område.AstroMesh kombinerer elektronikk fra CERNs arbeid med strålingsovervåking med flere kommersielle radiokomponenter. Bidraget ligger i plattformen, integrasjonen, strålingstoleransen og tilpasningen til slike miljøer. LoRa og UWB er etablerte radioteknologier.
Den dokumenterte mesh-programvaren bruker biblioteket RadioHead. Enhetene finner ruter og videresender datapakker. Den nåværende prototypen kjører mesh på RFM95W-radioen; tilgjengelige radiobrikker er ikke det samme som ferdige drivere for alle bånd.
Athanasiadou · kap. 3.9Klikk på delene og følg hva som skjer fra sensor til radio. Illustrasjonen er forenklet; den viser prinsippet og komponentenes roller.
CERNs SpaceRadMon- og BatMon-familie bruker to ulike sensorprinsipper. AstroMesh bygger på denne sensorplattformen; illustrasjonen viser prinsippene, ikke måleresultater fra mesh-prototypen.
Tenk på en regnmåler: den forteller hvor mye som har kommet. Her er det stråling vi vil holde oversikt over.
Før du trykker: Hva tror du skjer hvis en enhet mellom avsender og mottaker slutter å virke? Prøv, og se om forklaringen din holder.
En node er én enhet med radio. Hver mellomnode kan sende en liten melding videre.
Nettet er klart. Send den første målingen fra A til F.
Hver node er en enhet i nettet. Radioen lager forbindelsen mellom to noder; ruteprogramvaren bestemmer hvilke noder pakken skal gå gjennom. Ruteoppdagelse, adresser, kvitteringer og nye forsøk gjør nettet mer enn en samling radioer.
En alternativ vei kan hjelpe ved feil. Den koster også flere sendinger, tid og energi. Radioene kan ikke nødvendigvis sende og motta samtidig. Mange noder som deler én kanal kan derfor skape kø og kollisjoner.
Vanlig LoRaWAN bruker normalt gatewayer og en nettserver. AstroMesh-prototypens RadioHead-mesh kan videresende fra node til node. LoRa beskriver radiosignalet; mesh og LoRaWAN beskriver ulike måter å organisere kommunikasjonen på.
Athanasiadou · kap. 2 og 3.9Frekvens, datahastighet, antenner og avstand henger sammen. Og i rommet kan selve jorda stå i veien.
Forutsi: Blir bølgen lengre eller kortere når frekvensen øker?
*Sammenlignet med 868 MHz, med samme avstand og antenneforsterkning. Dette sammenligner fysikk, ikke komplette radioprodukter.
Frekvensen i den demonstrerte mesh-prototypen. Lengre bølger og god mottakerfølsomhet er nyttige for små datapakker over store avstander.
Frekvens er antall svingninger per sekund. Lysets hastighet delt på frekvensen gir bølgelengden. Høyere frekvens betyr kortere bølger.
Ved samme båndbredde bruker høyere LoRa-spredningsfaktor mer tid på hver pakke. Mottakeren kan da oppdage svakere signaler.
Bølgelengde: λ = c / f. Ekstra fri-rom-tap: ΔL = 20 log₁₀(f / 868 MHz). Ved 2,4 GHz blir forskjellen omtrent 8,8 dB. Virkelige forbindelser avhenger også av utgangseffekt, antenner, følsomhet, tap og forstyrrelser.
Rå LoRa-rate i dette eksemplet: SF × BW / 2^SF × 4/5. Høyere SF gir lavere hastighet. Kortere antenne er en mulig fordel ved høyere frekvens; en kvart bølgelengde ved 868 MHz er omtrent 8,6 cm. En virkelig antenne må fortsatt dimensjoneres og testes.
Athanasiadou · tabell 4.3–4.4Forutsi: Hvorfor kan en kraftigere radio fortsatt miste forbindelsen?
Beregnet læringsmodell. Sirkulær bane, lik avstand, idealisert jord. Viser geometri og en gitt radiogrense, ikke faktisk dekning eller en flytest.
En radiolenkes rekkevidde hjelper bare dersom satellittene har fri sikt. Jordas radius R = 6 371 km og banehøyden h gir en maksimal siktlinje på 2√((R+h)² − R²). Naboavstanden i denne modellen er 2(R+h) sin(π/N).
Modellen ignorerer blant annet antenneretning, orientering, Doppler, kø, jordstasjoner, ulike baneplan og tidsvarierende avstander. Satellitter driver også fra hverandre. Oppgavens scenarioer undersøker slik utvikling og posisjonsholding; «åtte satellitter» er ikke en universell garanti.
På jorda kommer terreng og bygninger i tillegg. Romrekkeviddene kan ikke overføres til radioer plassert nær bakken.
Athanasiadou · kap. 4.1–4.5Modulen bruker lite i dvale og mer mens den sender. Finn ut hvorfor «lavt strømforbruk» ikke betyr én bestemt batterilevetid.
Forutsi: Dobles batteritiden hvis du sender halvparten så ofte?
Dette er en node som sover mellom sendinger. Vi regner ikke med mottak, sensorer, oppvåkning, nye forsøk, ruting eller omformertap. Et relé som må lytte, følger ikke dette regnestykket.
Mulig ekstern strømforsyning. Dokumentasjonen spesifiserer 5 V inn til prototypen, men ingen integrert batteripakke, solcelle eller ladekrets.
| Modus ved 5 V | Strøm | Effekt |
|---|---|---|
| Prosessor sover, FPGA av | 3 mA | 15 mW |
| Prosessor sover, FPGA på | 13 mA | 65 mW |
| Prosessor våken, FPGA av | 13 mA | 65 mW |
| Prosessor og FPGA aktive | 30 mA | 150 mW |
| Sending på 868 MHz | 120 mA | 600 mW |
| Sending på 2,4 GHz | 137 mA | 685 mW |
| UWB-sending, FPGA av | 151 mA | 755 mW |
P = U × I. Gjennomsnitt = 15 mW × andel i dvale + sendeforbruk × andel i sendemodus. Batteritid = tilgjengelig Wh / Wh per døgn. Solbidrag = panelwatt × effektive soltimer × 0,70. Faktoren 0,70 er vår antakelse om samlet virkningsgrad.
Ved 1 s sending på 868 MHz hvert minutt blir gjennomsnittet 24,75 mW. 10 Wh gir omtrent 16,8 døgn i denne idealiserte modellen. Produktarkets «under 100 mW» beskriver ikke aktiv sending. Elektrisk effekt er dessuten noe annet enn RF-utgangseffekt.
For eksempel bruker tabellens 868 MHz-sendemodus 600 mW fra strømforsyningen. Oppgavens linkbudsjett bruker 100 mW (20 dBm) ut fra radioen. Antenner påvirker igjen hvor sterkt signalet blir i ulike retninger.
CERN 2025 · lysbilde 14En god forståelse skiller komponenttester, labdemonstrasjoner og beregninger fra et komplett produkt i drift.
Ruteoppdagelse og videresending er demonstrert med AstroMesh i et laboppsett på 868 MHz.
Oppgaven beregner omtrent 4 200–7 800 km på 868 MHz og rundt 500 km på 2,4 GHz i bestemte romscenarioer. Dette er ikke feltmålinger.
Full strålingstest av AstroMesh-meshen og demonstrasjon i bane står som videre arbeid. SpaceRadMons flyhistorie tilhører forgjengeren.
Sensoren måler miljøet. Elektronikkens design, komponentvalg og gjenoppretting skal begrense feil. En oppgitt totaldose på 500 Gy sier ikke at alle funksjoner tåler alle partikler eller at systemet aldri må starte på nytt.
UWB-komponenten fikk funksjonsavbrudd og en latch-up i protonforsøket. Oppgaven anbefaler mer utvikling og testing av beskyttelsen.
BatMon-enheter settes i drift ved CERN. Dette er den beslektede jordiske plattformen, ikke AstroMesh i rommet.
DokumentertCELESTA skytes opp 13. juli og samler strålingsmålinger i to måneder. Flyhistorikken er en viktig del av teknologiarven.
DokumentertSpaceRadMon-NG-oppgaven og CERNs IoT-publikasjon beskriver dosimetri, strålingstesting og den jordiske sensorplattformen.
DokumentertCERN presenterer kombinasjonen av strålingsmåling og mesh for satellitter. Porteføljeomtale er ikke dokumentasjon på ordinær drift.
DokumentertCERNs workshop viser 15 mW i standby og 685 mW under sending. Det presiserer hvordan lave effektpåstander må forstås.
DokumentertDen offentlige oppgaven beskriver kortene, 868 MHz-meshen, UWB-tester og beregnet satellittkommunikasjon. Hele meshen er ikke fløyet eller strålingstestet.
DokumentertOppgaven foreslår full mesh-strålingstest, bedre UWB-beskyttelse, mer tilpasset ruting og en CubeSat-demonstrasjon i bane. Ingen gjennomføringsdato er dokumentert her.
UavklartEn teknisk mulighet blir først en forretning når noen har et konkret problem, løsningen gir en fordel og kunden vil betale. Utforsk hypotesene.
Én satellitt gir bare en måling der den selv befinner seg. Operatører eller forskere kan trenge flere steder og raskere tilgang til små målepakker.
Kan gi flere målepunkter og mindre venting på én satellitts egen bakkepassering dersom nettets geometri og kapasitet støtter det.
Separate satellittinstrumenter som sender direkte til bakkestasjoner; eksisterende romværdata.
Datatjenesten, nettdekningen og betalingsviljen er ikke dokumentert. Mesh i bane og frekvenstillatelse gjenstår.
CERN Venture Connect tilbyr teknologi og støtte til kommersialisering. Nøyaktig lisensinnhold må avklares: maskinvare, fastvare, testdata og eventuelle rettigheter. RadioHead har egne lisensvilkår som også må vurderes.
Programmet utelukker militære og forsvarsrelaterte anvendelser. Radiobrikkenes tuningområde gir heller ikke automatisk tillatelse til å sende på frekvensene. Frekvensbruk på bakken og i rommet må vurderes hver for seg.
Seks små spørsmål som tester forståelse fremfor hukommelse av tall. Velg et svar og se hvorfor.
Fra «hva er en radiobølge?» til «hvem eier fastvaren?». Søk, velg et tema og gå så dypt du vil.
AstroMesh er en liten elektronikkplattform fra CERN som kan måle stråling og sende små datapakker over radio. Flere enheter kan danne et mesh: en melding kan gå gjennom andre enheter på vei til mottakeren.
Tenk på hver enhet som en måleboks med en radio og en liten datamaskin. CERN kombinerer sensorer, strålingstolerant elektronikk og radiokommunikasjon. Den dokumenterte meshen bruker LoRa på 868 MHz.
Dette er en modul som bygges inn i et større system. Den er ikke en komplett satellitt eller en ferdig håndholdt radio.
Navnet brukes også om en utfoldbar antennereflektor fra Northrop Grumman. Dette nettstedet handler om CERNs elektronikkplattform, ikke denne antennen.
I en akselerator kan stråling slå ut elektronikk. CERN har derfor lang erfaring med å velge, teste og beskytte elektroniske systemer som må fungere nær slike miljøer.
Mange av de samme feilmekanismene finnes i rommet. En teknologi utviklet for sensorer ved CERN kan derfor gi et utgangspunkt for satellitter. Strålingsmiljøene er likevel ikke identiske; et bestemt romoppdrag trenger egne analyser og tester.
RadMon er CERNs strålingsmåler for elektronikk i akseleratorer. BatMon og den beslektede IoT-plattformen gjør det mulig å plassere batteridrevne, trådløse sensorer der det er vanskelig å trekke kabler.
SpaceRadMon tilpasser målingene til satellitter. AstroMesh bygger på denne erfaringen og utvider kommunikasjonsmulighetene med LoRa-mesh og UWB. De er beslektede design, ikke ulike navn på nøyaktig samme ferdige produkt.
Dokumentasjonen beskriver ett modulært prototypedesign med et hovedkort og et tilleggskort. Til sammen har de fire radioalternativer. Programvare, antenner og valgte deler kan tilpasses anvendelsen.
Det finnes ikke en verifisert katalog med ferdige AstroMesh-modeller for alle disse brukene. Jordiske løsninger må også avklares mot BatMon/IoT-plattformen og hva CERN faktisk tilbyr å lisensiere.
Oppgaven fra 2026 viser fire AstroMesh-kort i et laboratorienett på 868 MHz. Nettet demonstrerer ruteoppdagelse og videresending av pakker mellom noder. En egen UWB-driver er også utviklet og testet.
Hele AstroMesh-meshen er ennå ikke demonstrert i bane eller strålingstestet som komplett mesh i denne dokumentasjonen. Oppgaven setter nettopp disse to aktivitetene på listen over videre arbeid.
Vi har dokumentasjon på AstroMesh-maskinvare og laboratoriedemonstrasjon. Dette kildegrunnlaget dokumenterer ikke et kommersielt AstroMesh-nett i ordinær drift.
Den beslektede jordiske IoT-plattformen brukes ved CERN. SpaceRadMon-familien har flyhistorikk, blant annet CELESTA fra 2022. At en forgjenger har fløyet, betyr ikke at radioene og mesh-programvaren i AstroMesh er flykvalifisert.
En sensor gir en måleverdi. Prosessoren gjør den om til data, for eksempel enhets-ID, tidspunkt og dose. Radioen koder dataene i et radiosignal. En annen node mottar signalet og gjenskaper pakken.
Hvis målet ikke kan nås direkte, velger mesh-programvaren en mellomnode som videresender pakken. Kvitteringer og nye sendeforsøk kan hjelpe ved tap. Endelig må et mottakersystem lagre eller vise målingen; radionettet er bare en del av hele datakjeden.
Meshen kan oppdage en annen rute dersom det finnes andre sammenhengende radioforbindelser. Dersom A tidligere sendte via B, kan den kanskje sende via C i stedet når B stopper.
Det er ikke magisk selvheling: hvis B var den eneste broen mellom to grupper, blir nettet delt. En alternativ rute må finnes fysisk, nodene må ha strøm, og programvaren må bruke tid på å oppdage ruten.
I et LoRaWAN-stjernenett sender sensorene til én eller flere gatewayer, som sender data videre til en server. Sensorene videresender normalt ikke hverandres pakker.
I mesh kan mellomliggende noder videresende. Det kan hjelpe når det mangler direkte kontakt med en gateway, men krever mer lytting, flere sendinger og mer koordinering. Et godt stjernenett med flere gatewayer kan også være robust; mesh er ikke alltid best.
LoRa beskriver måten radioen lager og tolker signalet på. LoRaWAN beskriver et nettverk og reglene for blant annet innmelding, meldinger og sikkerhet over LoRa.
AstroMesh-demonstrasjonen bruker LoRa sammen med RadioHead/RHMesh. Den er derfor ikke automatisk et LoRaWAN-nett, og får ikke automatisk alle egenskapene til LoRaWAN. En LoRaWAN-gateway kan heller ikke uten videre forstå AstroMesh-pakkene.
En forkortelse er bare nyttig når du forstår hva som gjemmer seg bak den.
En liten satellitt med standardiserte mekaniske byggeformat. 1U er omtrent en kube på 10 cm per side; selve AstroMesh-modulen er ikke en komplett CubeSat.
Som standardiserte byggeklosser for satellitter.Én enhet i et nettverk, med en identitet og evne til å sende eller motta.
Én deltaker i en meldingskjede.Et nett der noder kan videresende pakker for hverandre. Alternative ruter hjelper bare når fungerende forbindelser finnes.
Et veinett med flere mulige veier.En radioteknikk som kan sende små datamengder med høy mottakerfølsomhet. Lang rekkevidde avhenger av innstillinger og miljø.
Å si få ord langsomt og tydelig på stor avstand.En nettverksprotokoll over LoRa, vanligvis med sensorer, gatewayer og en nettverksserver. AstroMesh-demonstrasjonen bruker RHMesh i stedet.
Reglene for hvem som snakker med sentralbordet.Ultra-wideband: radiosignaler over en stor båndbredde, her brukt for kortere, lokale forbindelser.
En rask lokal budrute.Hvor raskt et radiosignals svingninger gjentar seg. Hertz betyr svingninger per sekund.
Tonehøyden i radiospråket, men langt over hørbar lyd.Bredden på frekvensområdet som signalet bruker. Den påvirker symboltid, støy og kapasitet.
Hvor bredt et felt på radioveien er.En LoRa-innstilling som endrer symboltid og følsomhet. Høyere SF ved samme båndbredde gir lengre sendetid og lavere hastighet.
Hvor langsomt og tydelig radioen artikulerer.En avgrenset melding med nyttelast og informasjon som hjelper nettet å håndtere den.
Et brev med innhold og adresselapp.Et knutepunkt som tar imot radiosignaler og kobler data videre til et annet nett eller system.
Postkontoret mellom radionettet og resten av verden.Regnskap for sendeeffekt, antenneforsterkning, tap og mottakerfølsomhet.
Et budsjett der signalstyrke er pengene.Siden er en uavhengig læringsressurs basert på dokumenter, ikke en offisiell CERN-produktbeskrivelse. Teknologigrunnlaget er oppdatert 6. oktober 2026.
Den offentlige oppgaveposten hos CERN. Kapittel 3: kort, strøm og fastvare. Kapittel 4: beregnet linkbudsjett og baner. Kapittel 5: ulike testoppsett. Kapittel 6: hva som gjenstår. Les detaljene; sammendraget favner bredere enn det demonstrerte AstroMesh-nettet.
primærkildeOversikt over formål, strålingssensorer, CubeSat-format og oppgitt modulvekt under 200 gram. Kort produktpresentasjon; presiser strøm, rekkevidde og flyhistorikk med oppgaven.
primærkildeLysbilde 14 oppgir 15 mW i standby og 685 mW under sending. Presentasjonen viser også den beslektede IoT-plattformen. Dette er to ulike produktstadier, ikke én dokumentert feltinstallasjon av AstroMesh.
primærkildeCERNs behov for flyttbare sensorer, RadMon og BatMon, eksisterende nettverk og andre radioprosjekter. SDR og 60 GHz-lenker i disse lysbildene er ikke AstroMesh-spesifikasjoner.
primærkildeJACoW, ICALEPCS2023, WE3AO01, DOI 10.18429/JACoW-ICALEPCS2023-WE3AO01. Primærpublikasjon om den beslektede jordiske IoT-plattformen, sensorintegrasjon, batterikort og feilbegrensning. CC BY 4.0. Batteridataene gjelder denne plattformen.
primærkildeFGDOS måler akkumulert dose, SRAM estimerer fluens fra energirike hadroner. Kilde til sensorarven; dokumenterer ikke flykvalifikasjon av AstroMesh-meshen.
primærkildeIEEE Transactions on Nuclear Science 71(8), 2024. CELESTA ble skutt opp 13. juli 2022 og samlet målinger i to måneder. Flyhistorikken tilhører SpaceRadMon-familien.
primærkildeProdusentens introduksjon til LoRa som radioteknikk og LoRaWAN som nettverksprotokoll. Generelle chip- eller LoRaWAN-egenskaper er ikke automatisk funksjoner i AstroMesh.
primærkildeForklarer hvordan radioinnstillinger endrer linkbudsjett og sendetid. Komponentnivå, ikke målt sluttbrukerhastighet for AstroMesh-meshen.
primærkildeProdusentens komponentdata. Oppgaven beskriver 150–960 MHz, 2,1 GHz og 2,4 GHz. Produsenten omtaler nå også L-bånd; nettstedet tilskriver ikke nye chipfunksjoner til den dokumenterte AstroMesh-prototypen.
primærkildeValgbare UWB-kanaler rundt 3,5–6,5 GHz og datahastigheter 110 kbit/s, 850 kbit/s og 6,8 Mbit/s på komponentnivå. Nyttelast, protokoll og radioforhold avgjør kapasiteten i et ferdig system.
primærkildeBibliotekets dokumentasjon: ruting, kvitteringer, ny ruteoppdagelse og GPL v3 eller kommersiell lisens. Den konkrete fastvareversjonen og avtalen må avklares.
primærkildeRadio Regulations, artikkel 2: HF 3–30 MHz, VHF 30–300 MHz, UHF 300 MHz–3 GHz og SHF 3–30 GHz. Navnet S-bånd bruker en annen inndeling.
primærkildeNorsk myndighet for frekvensbruk. Generelle og individuelle tillatelser har vilkår; et frekvensnavn betyr ikke fri bruk på alle effekter eller steder.
primærkildeNorske satellittsystemer meldes inn til ITU gjennom Nkom. Jordiske tillatelser på 868 MHz gir ikke automatisk rett til lenker mellom satellitter.
primærkildeProgrammet, 10 års varighet, 0 % eierandel, inntektsterskel og uttrykkelig utelukkelse av militære og forsvarsrelaterte anvendelser.
primærkildeIkke-eksklusiv verdensomspennende lisens i 10 år, 0 % eierandel og 2 % på inntekter fra CERN-teknologien etter terskelen på 1 million CHF årlig salg. Den signerte kontrakten avgjør detaljene.
primærkildeOffentlig porteføljeomtale. Nyttig for produktets bakgrunn; detaljene i oppgaven brukes når påstander om demonstrasjoner, effekt og rekkevidde må avgrenses.
bakgrunnPrimærkilde som viser at navnet også brukes om en utfoldbar antennereflektor. Antennens funksjoner og flyhistorikk tilskrives ikke CERN-produktet.
Her er hullene som et dokument eller en simulering ikke fyller.