Влияет ли переменное расстояние до Марса на скорость передачи данных?

Там расстояние между Землей и Марсом колеблется от 50 до 400 миллионов километров из-за их орбит. Заметно ли это влияет на передачу данных? Я бы наивно ожидал, что вы сможете передавать в 8 раз быстрее в ближайшей точке, чем в самой дальней, потому что именно так меняется расстояние.

Двусторонняя связь с марсоходом работает лучше, когда мы ближе?

У меня есть одна беспроводная базовая станция в моем доме. Когда я отношу свой ноутбук в дальний конец дома, уровень сигнала снижается и/или могут возникать ошибки. Очевидно, что домашний Wi-Fi имеет множество других проблем, таких как препятствия и дизайн с малым радиусом действия. Расстояние до Марса варьируется гораздо больше, чем у моего ноутбука, но в пределах известного диапазона. Коммуникация работает, потому что были приняты определенные конструктивные решения, такие как пакетные команды.

Так что мне интересно, как это повлияет на связь с вездеходом, как это известно сегодня, но я также думаю о том, когда/если у нас будет марсианская колония. Это означало бы связь между большим количеством устройств с большим количеством сетевых приложений, которые должны были бы учитывать разницу.

Будет ли существенно меняться пропускная способность или задержка соединения между ближним и дальним концами?

Это похоже на крупномасштабную конструкцию вышки сотовой связи, где расстояние до мобильной антенны варьируется в пределах диапазона. За исключением того, что в этом случае все мобильные антенны всегда находятся вместе на одном и том же различном расстоянии, и поэтому связь может быть оптимизирована для этого известного расстояния/задержки.

Что вы подразумеваете под "лучше"? Вы думаете о задержке, пропускной способности или вас интересует какое-то конкретное приложение?
подождите, я попытаюсь опубликовать некоторые данные DSN...
Я добавил уточнение, чтобы вы могли видеть, к чему я клоню с вопросом. Это интересная проблема проектирования компьютерных сетей ... но вопрос может быть недостаточно ясен для работы на этом сайте. Основываясь на опубликованных комментариях, мне, возможно, придется закрыть этот вопрос и повторно задать более мелкие вопросы, чтобы лучше понять проблему.
FWIW, вот график расстояния Земля-Марс с использованием данных JPL Horizons за 2015-2025 годы. Расстояние между центрами планет, а не от поверхности к поверхности.

Ответы (3)

Если мы применим к этой проблеме теорему Шеннона Хартли и воспользуемся аппроксимацией для отношения сигнал/шум, намного меньшего 1, мы получим формулу

С ~= 1,44 * В * С/Ш

C — пропускная способность канала в битах в секунду
B — полоса пропускания в герцах
S — мощность принимаемого сигнала в ваттах
N — мощность шума в ваттах

Удвоение расстояния уменьшает мощность сигнала S на 1/4. Если мощность шума постоянна, отношение сигнал/шум S/N, а также пропускная способность канала C уменьшаются во столько же раз.

К сожалению, увеличение расстояния в 8 раз уменьшит пропускную способность канала C в 1/64 раза.

Если у вас есть передача видео с 60 кадрами в секунду на минимальном расстоянии, вы получите менее одного кадра в секунду на максимальном расстоянии.

Сила сигнала меняется в 64 раза, да. Что имело бы первостепенное значение, если бы мощность сигнала была ограничивающим фактором в общении. Что это не так.
@PcMan Ограничивающим фактором в общении является отношение сигнал/шум.

Ответ на вопрос «Двусторонняя связь с марсоходом работает лучше, когда мы ближе?» часть вопроса:

Теоретически связь будет работать лучше, когда Марс будет ближе, особенно последующие команды, которые должны ждать результатов предыдущей команды. На практике, однако, как мне сообщили, кем-то, кто фактически был назначен на миссию Mars Science Laboratory (марсоход Curiosity), обычно программы на целый солс (марсианский день) готовятся заранее и загружаются в марсоход. чтобы он завершился в течение следующего дня, что позволяет анализировать результаты и планировать программирование на следующие дни.

Остальное — мои предположения, но, поскольку вы уже вводите целые дни задержки между сообщениями, я не думаю, что расстояние между планетами имеет большое практическое влияние на общение.

Вопрос не в задержке, а в пропускной способности.
@NathanTuggy На данный момент вопрос в этом отношении неясен. Но мне нравится этот ответ, поскольку он объясняет, что задержка составляет 1 день, не зависящая от расстояния, поэтому в любом случае нужно мыслить комплексно.
@derwodamaso: Вопрос на самом деле не ясен: «скорость передачи данных» не может и не означает задержку. Это означает, ну, скорость , с которой передаются данные , которая точно такая же, как пропускная способность. (Более подробное обсуждение см . в Википедии .)
@NathanTuggy, вопрос касается двусторонней связи, которая действительно связана со скоростью перехода, но также и с задержкой. Тот факт, что MSL исключает задержку из уравнения, отправляя команды на несколько дней, на мой взгляд, является важной частью ответа. (хотя и не полный ответ)
@NathanTuggy Да, это часть о скорости. Но есть и общий вопрос о том, когда коммуникация работает «лучше». Кроме того, «в 8 раз быстрее» указывает, что он думает о задержке, потому что 8 — это отношение между наибольшим и наименьшим расстоянием.
@NathanTuggy, вы правы в том, что фраза, которую я выбираю «скорость передачи данных», имеет более конкретное значение, чем мой общий вопрос. Я добавил некоторые разъяснения о том, что я пытался выяснить. Боюсь, что часть вопроса плохо сформулирована. Пытаюсь определить, какой термин подходит.
Re: В 8 раз быстрее -- я пересмотрел вопрос. Расстояние меняется в 8 раз. Я считаю, что сделал неправильное предположение о том, как это влияет на общение.
«Это означает, ну, скорость, с которой передаются данные, которая точно такая же, как пропускная способность». Это неправда. Скорость передачи данных может быть равна пропускной способности, а также быть ниже или выше.
@Uwe: Достаточно честно; Я должен был сказать, что они тесно связаны, и ни один из них не связан с задержкой.

В вопросе вы утверждаете, что расстояние варьируется в соотношении 8: 1. Предположим, что сигнал, передаваемый космическим кораблем на Марсе, имеет постоянный уровень сигнала и точность наведения от передающей антенны, т. е. мощность сигнала, направленного обратно на Землю, является постоянной. Если это так, то энергия сигнала, полученного на Земле, будет изменяться в соотношении 64:1 по закону обратных квадратов.

Теперь, чтобы сигнал был обнаружен, существует минимальная энергия на бит, которую должна принять антенна на Земле. Поскольку уровень сигнала от планеты на самом дальнем расстоянии составляет 1/64 от уровня сигнала на максимальном расстоянии, максимальная скорость передачи данных также будет уменьшена в 64 раза.

Система связи, вероятно, будет спроектирована с подходящим бюджетом канала, чтобы обеспечить правильную работу с наибольшим ожидаемым разделением между передатчиком и приемником, что приведет к гораздо более низкой частоте ошибок в передаваемых данных, когда длина пути прохождения сигнала короче.

Изменить после разъяснения в вопросе

Время, необходимое для того, чтобы сообщения достигли Марса, увеличится в 8 раз, поскольку сигнал движется с постоянной скоростью, но данные, которые может нести этот сигнал, уменьшится до 1/64 от количества, которое возможно, когда Марс находится ближе всего.

Кроме того, управление мощностью сотовой связи становится еще более сложным в системах 3G CDMA с IIRC, в идеале уровень мощности сигнала, принимаемого от каждого телефона на мачте сотовой связи, должен быть одинаковым.

Ах! Хорошая точка зрения. Я имел в виду 8-кратную разницу, а не 64-кратную.
Таким образом, мощность сигнала теоретически изменяется в 64 раза. Но не меняется ли и латентность постоянной частоты? (из-за разного расстояния)
ВЧ-сигнал распространяется в космическом вакууме со скоростью света. Двойное расстояние требует двойного времени, 8-кратное расстояние увеличивает задержку в 8 раз.
Время, затрачиваемое на путешествие, пропорционально расстоянию, поэтому задержка удваивается при удвоении расстояния, но получаемая мощность изменяется пропорционально квадрату расстояния, поэтому мощность, получаемая на удвоенном расстоянии, уменьшается до четверти. Это уменьшенное энергопотребление означает, что приемник должен быть либо в 4 раза более чувствительным, либо должен прослушивать каждый бит данных в 4 раза дольше, следовательно, снижается возможная скорость передачи данных.
Влияет ли переменное расстояние до Марса на скорость передачи данных?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v