La diffusione dell'Internet Protocol nelle reti aziendali e su quelle dei carrier di tutto il mondo è un fenomeno ormai acquisito ma di cui ogni tanto si torna a parlare come di una rivoluzione. Per chi non ha ancora digerito il 'trauma' dell'onnipresenza di IP, probabilmente, non sarà facile accettare che il protocollo si prepara a conquistare anche lo spazio. Anzi, lo sta già facendo da un paio d'anni.
E' infatti passato da poco il secondo compleanno del progetto CLEO (Cisco Low Earth Orbit), una iniziativa, per il momento dimostrativa, che Cisco ha avviato per far capire all'industria aerospaziale che il protocollo IP e le tecnologie correlate sono pronte, letteralmente, per andare in orbita.

Dal progetto al lancio

CLEO è, in breve, una versione modificata del Mobile Access Router prodotto dal vendor americano. Il MAR a sua volta è un router compatto - per lunghezza e larghezza sta sul palmo di una mano, è alto alcuni centimetri - progettato per essere integrato in automobili, aerei e altri tipi di veicoli che per ovvie ragioni non possono montare un router stand alone convenzionale. L'idea di portare un router nello spazio ha una precisa logica di mercato: dare un tassello in più per sviluppare servizi di comunicazione dati broadband più solidi di quelli attuali, che di fatto realizzino - in un futuro - delle WAN globali e presenti ovunque. Poterlo fare con dispositivi e tecnologie di rete di uso comune è certamente qualcosa che attira gli enti spaziali governativi e le imprese del settore aerospaziale.
La NASA e il Dipartimento della Difesa statunitense stanno già pensando di definire l'architettura di rete per le applicazioni spaziali: IP è la piattaforma giusta per garantire interoperabilità fra i sistemi di terra e quelli in orbita.
CLEO è stato messo in orbita nel 2003, come 'aggiunta' a un satellite britannico lanciato per andare a fare parte di una costellazione di satelliti per il monitoraggio di uragani, incendi e terremoti dallo spazio. E' solo l'anno scorso che CLEO viene messo veramente alla prova per la prima volta: alcuni militari della Vandenberg Air Force Base, in California, escono 'in missione' e si collegano dalla loro jeep direttamente al satellite inglese, utilizzando un laptop dotato di software apposito sviluppato da General Dynamics. E' questa la prima volta, secondo Cisco, che viene stabilito un link IP puro con un router nello spazio. Attraverso questo collegamento i militari riescono, durante il test, a scaricare immagini dal satellite e a inviare segnali di comando e controllo al router remoto.

Non più solo Layer 1

La comunicazione dati via satellite naturalmente non è una novità, ma con dei router a bordo lo scenario cambia drasticamente. I segnali, nell'approccio tradizionale, vengono inviati e ricevuti con il metodo del 'bent pipe', o del 'tubo piegato': vengono inviati da una postazione fissa sulla terra, ricevuti dal satellite, amplificati da quest'ultimo e re-inviati a un altro punto della superficie terrestre. Tutte le decisioni sul routing del traffico vengono prese a terra, quindi il collegamento satellitare è semplicemente una tecnologia di connessione Layer 1 su una infrastruttura fissa, dato che - si suppone - il satellite è geostazionario.
Ma nel tempo i satelliti sono diventati più intelligenti e in grado di svolgere elaborazioni più complesse dei segnali che gestiscono, ad esempio 'pulendoli' prima di amplificarli e re-inviarli a terra. Da qui a fare elaborazione dei pacchetti dati, il passo non è breve ma è comunque ovvio.
Montato a bordo, un router può inviare i pacchetti a nodi diversi, in maniera dinamica, e in particolare può gestire il routing dei pacchetti direttamente tra satelliti, senza necessariamente passare nuovamente dalle stazioni di terra per le operazioni Layer 2 o 3. In questo modo, tra l'altro, verrebbe eliminato il 'buco' di circa 300 millisecondi che viene imposto dal rilancio satellite-terra-satellite.

Operare nello spazio

I produttori di satelliti, come Boeing o Lockheed Martin, conoscono bene questa situazione e hanno già iniziato a lavorare su sistemi embedded che permettano una comunicazione più avanzata del modello bent pipe. Ma l'utilizzo di sistemi standard provenienti da altri settori, come possono essere i router o lo stesso stack IP, è raro.
Il motivo c'è: lo spazio è un ambiente completamente diverso dal data center aziendale, in cui temperature estreme, vuoto e radiazioni colpiscono qualsiasi apparato. E in caso di avaria non c'è la possibilità di mandare un tecnico di rete a riparare il guasto, il sistema di comunicazione si blocca e, nei casi peggiori, il guasto si propaga al resto dell'elettronica posta sul satellite e addio investimenti di milioni di euro. Ecco perché chi fa satelliti preferisce affidarsi a tecnologie poco evolute ma anche pochissimo soggette a guasti.
Partendo da queste considerazioni, i ricercatori Cisco hanno realizzato CLEO in modo sensibilmente diverso rispetto al router MAR da cui deriva. La sua circuiteria è saldata non con il solito stagno ma con il piombo, un materiale che le normative attuali impediscono di usare nei sistemi elettronici perché dannoso alla salute. Ma lo stagno ha il problema dei cosiddetti 'zinc whisker': genera nel tempo dei microfilamenti metallici che possono staccarsi dalla saldatura originaria e portare a corto circuiti. Un problema inaccettabile in un satellite.
CLEO non ha batterie interne, neanche per il clock interno, perché potrebbero esplodere. Non monta ventole, ma dissipatori per eliminare il calore generato con il funzionamento. Non usa condensatori basati su elettroliti acidi ma quelli basati su film 'secchi', per evitare il rischio che l'elettrolita fuoriesca dal condensatore e corroda il materiale circostante.
Per il resto, CLEO è stato costruito con componenti e tecnologie quasi 'da scaffale', proprio per mostrare che il settore aerospaziale ha molto da guadagnare attraverso sinergie e partnership con il settore del networking e delle telecomunicazioni. L'unica sua vera 'mancanza' è il non avere integrato uno schermo antiradiazioni: è stata una scelta precisa, legata al fatto che altrimenti CLEO sarebbe rientrato nella categoria delle tecnologie progettate specificamente per lo spazio e non avrebbe potuto essere esportato dagli USA.