The Telecommunications and Data Acquisition Report

In space communications, radio navigation, radio science, and ground based radio and radar astronomy, activities of the Deep Space Network and its associated Ground Communications Facility in planning, in supporting research and technology, in implementation, and in operations are reported. Also included is TDA funded activity at JPL on data and information systems and reimbursable DSN work performed for other space agencies through NASA

Design und Evaluation von Hardware-Architekturen zur Powerline-basierten Kommunikation unter extremen Umweltbedingungen

Moderne elektronische Geräte setzten vermehrt auf den Austausch von Informationen mit dem Benutzer oder einem Online-Dienst des Herstellers, wie zum Beispiel im Smart Home, der Staubsauger-Roboter oder die Waschmaschine. Die Verbindung erfolgt zumeist über drahtlose Kommunikation zum Beispiel auf dem 2,4 GHz-Funkkanal, welcher gerade in dicht besiedelten Städten teilweise schon überlastet ist. Eine Alternative bietet die drahtgebundene Kommunikation über die Stromversorgungsleitung, auch Powerline-Kommunikation genannt. Hierbei werden die Informationen auf freie Frequenzbänder oberhalb der Netzfrequenz moduliert und konkurrieren dabei nur mit den anderen Teilnehmern des eigenen Stromnetzes. Ein Problem bei dieser Art der Kommunikation ist der Übetragungskanal, der nicht für eine hochfrequente Übertragung ausgelegt ist und starke Störungen durch Lastwechsel oder Reflexionen an Impedanzsprüngen erzeugt. Um diese Störungen zu kompensieren verwenden moderne Powerline-Kommunikationsstandards robuste Kanalkodierverfahren, um Fehler in den übertragenen Informationen empfangsseitig korrigieren zu können. Auf Grund dieser robusten Fehlerkorrketurverfahren, eignen sich diese Standards auch für die Kommunikation unter extremen Umweltbedingungen in der Tiefenbohrtechnik. Dabei befinden sich die elektronischen Komponenten entlang der letzten 100 m des Bohrstrangs mehrere Kilometer tief unter der Erde, wo Umgebungstemperaturen mehr als 150 °C, Drücke bis 207 MPa und mechanische Schocks auftreten. Diese extremen Umweltbedingungen haben sowohl Einfluss auf die elektronischen Komponenten, als auch auf den Übetragungskanal der Powerline-Kommunikation selbst. In dieser Arbeit wird erstmalig eine Entwurfsraumexploration für hochtempteraturfeste Hardware-Plattformen eines Breitband-Powerline-Kommunikationssystems durchgeführt. Dabei wird ein Abtausch zwischen Durchsatz, Flexibiltät und Hardware-Ressourcen aufgezeigt, der verschiedene Pareto-optimale Punkte enthält. Diese Pareto-optimalen Punkte umfassen sowohl Prozessor-basiere Plattformen, als auch eine dedizierte Implementierung. Die dedizierte Implementierung wird anschließend in einer FPGA-basierten Emulationen bezüglich Durchsatz, Latenz und Skalierbarkeit des Netzwerkes evaluiert und optimale Konfigurationen aufgezeigt. Abschließend wird diese optimale Konfiguration für die Fertigung als Chip in einer Hochtemperaturtechnologie vorbereitet. Der gefertigte Chip wird auf einer hochtemperaturfesten Leiterplatte in einer Klimakammer unter extremen Umweltbedingungen verifiziert und evaluiert. Die Ergebnisse zeigen eine geringe Leistungsaufnahme und eine stabile Kommunikation mit geringen Paketverlustraten bis zu einer Sperrschichttemperatur von 220 °C. Die Messungen zeigen einen linearen Abtausch zwischen Spannungsversorgung und Stabilität der Kommunikation von 7 mW/°C. Damit erweitert diese Arbeit den aktuellen Stand der Forschung um den ersten Breitband-Powerline-Kommunikation-Chip, der unter extremen Umweltbedingungen evaluiert und charakterisiert wurde

Index to 1985 NASA Tech Briefs, volume 10, numbers 1-4

Short announcements of new technology derived from the R&D activities of NASA are presented. These briefs emphasize information considered likely to be transferrable across industrial, regional, or disciplinary lines and are issued to encourage commercial application. This index for 1985 Tech Briefs contains abstracts and four indexes: subject, personal author, originating center, and Tech Brief Number. The following areas are covered: electronic components and circuits, electronic systems, physical sciences, materials, life sciences, mechanics, machinery, fabrication technology, and mathematics and information sciences

NASA Tech Briefs Index, 1976

Abstracts of new technology derived from the research and development activities of the National Aeronautics and Space Administration are presented. Emphasis is placed on information considered likely to be transferrable across industrial, regional, or disciplinary lines. Subject matter covered includes: electronic components and circuits; electronic systems; physical sciences; materials; life sciences; mechanics; machinery; fabrication technology; and mathematics and information sciences

A Group-Based Ring Oscillator Physical Unclonable Function

Silicon Physical Unclonable Function (PUF) is a physical structure of the chip which has functional characteristics that are hard to predict before fabrication but are expected to be unique after fabrication. This is caused by the random fabrication variations. The secret characteristics can only be extracted through physical measurement and will vanish immediately when the chip is powered down. PUF promises a securer means for cryptographic key generation and storage among many other security applications. However, there are still many practical challenges to cost effectively build secure and reliable PUF secrecy. This dissertation proposes new architectures for ring oscillator (RO) PUFs to answer these challenges. First, our temperature-aware cooperative (TAC) RO PUF can utilize certain ROs that were otherwise discarded due to their instability. Second, our novel group-based algorithm can generate secrecy higher than the theoretical upper bound of the conventional pairwise comparisons approach. Third, we build the first regression-based entropy distiller that can turn the PUF secrecy statistically random and robust, meeting the NIST standards. Fourth, we develop a unique Kendall syndrome coding (KSC) that makes the PUF secrecy error resilient against potential environmental fluctuations. Each of these methods can improve the hardware efficiency of the RO PUF implementation by 1.5X to 8X while improving the security and reliability of the PUF secrecy

Proceedings of the Second International Mobile Satellite Conference (IMSC 1990)

Presented here are the proceedings of the Second International Mobile Satellite Conference (IMSC), held June 17-20, 1990 in Ottawa, Canada. Topics covered include future mobile satellite communications concepts, aeronautical applications, modulation and coding, propagation and experimental systems, mobile terminal equipment, network architecture and control, regulatory and policy considerations, vehicle antennas, and speech compression

Low Earth orbit microsatellite constellation utilizing satellite Hellas Sat 5 as a relay

Με δεδομένο ότι βρισκόμαστε σε μια εποχή ορόσημο για την ανάπτυξη στον διαστημικό τομέα, το σύνολο σχεδόν όλων των ανεπτυγμένων χωρών έχει συνειδητοποιήσει ότι η επένδυση στο σύνολο των διαστημικών τεχνολογιών αποτελεί μονόδρομο ανάπτυξης και ευημερίας. Τα δαπανούμενα ποσά είναι απολύτως ενδεικτικά της φρενίτιδας που επικρατεί στη λεγόμενη κούρσα του διαστήματος. Η εισαγωγή πλέον και του ιδιωτικού τομέα στη κούρσα αυτή έχει επιτρέψει την προώθηση του ανταγωνισμού κάτι το οποίο με τη σειρά του έχει ελαττώσει εντυπωσιακά το κόστος χρήσης και αξιοποίησης του διαστημικού τομέα. Αυτό το νέο διαστημικό οικοσύστημα που έχει αναπτυχθεί παγκοσμίως τις τελευταίες δεκαετίες, έχει επιτρέψει τη πρόσβαση στις διαστημικές τεχνολογίες από το σύνολο σχεδόν των χωρών του πλανήτη, τη στιγμή που κατά τις προηγούμενες δεκαετίες, οι μοναδικές χώρες που είχαν τη δυνατότητα να επενδύσουν στον τομέα ήταν οι ΗΠΑ και οι Ρωσία. Δορυφορική παρατήρηση της γης, πλοήγηση, αποτροπή φυσικών καταστροφών, εξερεύνηση του διαστήματος, επιστημονική ανάλυση της επιφάνειας του εδάφους, εκμετάλλευση φυσικών πόρων αλλά και πολιτικές και στρατιωτικές τηλεπικοινωνίες, είναι μόνο μερικές από τις νέες τεχνολογίες που έχει να προσφέρει ο διαστημικός τομέας. Κάθε ένας από αυτούς τους τομείς μπορεί δυνητικά να αποτελέσει πυλώνα ανάπτυξης αν αξιοποιηθεί σωστά και πλέον όλες οι χώρες έχουν συνειδητοποιήσει πως η επένδυση σε κάποιον ή και σε όλους αυτούς τους τομείς μπορούν να επιφέρουν πολλαπλά οφέλη. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα του νέου διαστημικού οικοσυστήματος που έχει διαμορφωθεί κατά τις τελευταίες δεκαετίες και που δείχνει το πόσο πολύ επενδύουν πλέον οι χώρες στον διαστημικό τομέα, είναι ο υπερδιπλασιαμός των ενεργών δορυφορικών συστημάτων κατά τη πενταετία 2015 – 2020, ιδιαίτερα των τηλεπικοινωνιακών. Αξίζει να σημειωθεί πως τον Δεκέμβριο του 2015, σύμφωνα με τα στοιχεία της UCS, ο αριθμός των ενεργών δορυφόρων του έτους ανήλθε σε 1.381, αριθμός ο οποίος κατά τον ίδιο μήνα του έτους 2020 είχε φτάσει τους 3.372. Έχοντας πει όλα τα παραπάνω, η παρούσα διπλωματική εργασία στοχεύει στην παρουσίαση μιας ολοκληρωμένης ανάλυσης όλων των απαιτούμενων βημάτων που πρέπει να εξετάσει ένας μηχανικός / σχεδιαστής συστημάτων προκειμένου να κατασκευάσει και να αναπτύξει μια πλήρως λειτουργική και αξιόπιστη δορυφορική ζεύξη επικοινωνίας. Η μεθοδολογία περιλαμβάνει μια πλήρη περιγραφή των βασικών νόμων του διαστημικού περιβάλλοντος καθώς και μια εκτενή ανάλυση της τροχιακής μηχανικής και των παραμέτρων. Η ιδέα ήταν να παρουσιαστεί πώς η θεωρία μπορεί να εφαρμοστεί σε μια πραγματική δορυφορική προσομοίωση καθώς και πώς επηρεάζεται από αυτήν. Το τελευταίο βήμα ήταν ο σχεδιασμός και η κατασκευή ενός πραγματικού συστήματος δορυφορικής επικοινωνίας σε ένα εξειδικευμένο λογισμικό και η παρουσίαση των αποτελεσμάτων. Το κύριο συμπέρασμα της παραπάνω υλοποίησης είναι το γεγονός ότι μέσω της χρήσης ενός αστερισμού δορυφόρων χαμηλής Γήινης τροχιάς σε συνδυασμό με έναν γεωστατικό δορυφόρο που χρησιμοποιείται αναμεταδότης, είναι δυνατό να επιτευχθεί μια ανθεκτική και αξιόπιστη επικοινωνιακή ζεύξη με εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων και σχεδόν παγκόσμια κάλυψη.Given that we are in a landmark era of the space sector development , most countries have realized that an investment in space technologies is the only way for development and prosperity. The invested budgets are absolutely indicative of the so-called space race. The introduction of the private sector in this race has allowed the promotion of competition, which in turn has dramatically reduced the cost of using and exploiting the space sector. This new space ecosystem that has been developed worldwide in recent decades, has allowed access to space technologies from almost all countries on the planet, while in previous decades, the only countries that had the opportunity to invest in the sector were USA and Russia. Satellite earth observation, navigation, prevention of natural disasters, space exploration, scientific analysis of the earth's surface, exploitation of natural resources, but also civil and military telecommunications, are just some of the new technologies that the space sector has to offer. Each of these sectors can potentially be a pillar of development if exploited properly and almost all of the modern countries have realized that investing in one or all of these sectors can offer multiple benefits. A typical example of the new space ecosystem that has been formed during the last decades and that shows how much money countries are now investing in the space sector, is the dramatic increase of the active satellite systems during the years 2015 – 2020, especially the telecommunication ones. It is worth mentioning that in December 2015, according to UCS data, the number of active satellites was 1.381, a number which during the same month in 2020 reached the astonishing number of 3.372. The rapid development of the space sector combined with the cost reducing methods that private sectors have introduced, is showing that the imminent future seems to be very promising. Having said all of the above, this thesis aims at presenting a comprehensive analysis of all the required steps that a system engineer / designer must consider in order to build and deploy a fully functional and reliable satellite communication link. The methodology entails a fully description of the basic laws of the space environment as well as an extensive analysis of the orbital mechanics and parameters. The idea was to demonstrate how the theory can be utilized in an actual satellite project simulation as well as how it is affected by it. The last step was to design and build an actual satellite communication system on a specialized software and present the results. The main conclusion of the above implementation is the fact that through the use of a low Earth orbit satellite constellation combined with a geostationary satellite used as a relay, it’s possible to achieve a resilient and reliable communication link with exceptional high data rates and an almost worldwide coverage

NASA Tech Briefs, Fall 1985

Topics include: NASA TU Services; New Product Ideas; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Life Sciences Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences

The Deep Space Network

Deep Space Network progress in flight project support, tracking and data acquisition, research and technology, network engineering, hardware and software implementation, and operations is cited. Topics covered include: tracking and ground based navigation; spacecraft/ground communication; station control and operations technology; ground communications; and deep space stations

Wireless sensor networks

Wireless sensor networks promise an unprecedented fine-grained interface between the virtual and the physical world. They are one of the most rapidly developing new information technologies, with applications in a wide range of fields including industrial process control, security and surveillance, environmental sensing, and structural health monitoring. The subject of this project is motivated by the urgent need to provide a comprehensive and organized survey of the field. It shows how the core challenges of energy efficiency, robustness, and autonomy are addressed in these systems by networking techniques across multiple layers. The topics covered include network deployment, wireless characteristics, time synchronization, congestion and error control, medium access, standards, topology control, routing, security, data transfer, transport protocols and new technologies and materials in fabricating sensors