Starten Sie Satellitenanwendungen mit Microsoft Azure

Von Simon Bisson, Kolumnist, InfoWorld |

Der Übergang von Microsoft Azure zu einer Kubernetes-basierten Plattform hat ihm eine interessante Fähigkeit verliehen, die sich langsam in einen Wettbewerbsvorteil verwandelt: Azure ist jetzt portabel.

Wir sehen bereits einige Aspekte dieser Portabilität in den Edge-Lösungen von Azure, die auf Azure Arc und Azure Stack basieren, sowie in den Möglichkeiten, containerisierte Azure Cognitive Services auf Edge-Hardware zu übertragen und serverlose Funktionen außerhalb der Cloud auszuführen. Eine tragbare Cloud bietet ein hohes Maß an Flexibilität, da Cloud-native Entwicklungsmodelle von Single-Board-Raspberry-Pi-Computern bis hin zu globalen verteilten Systemen skalierbar sind, die über mehrere Regionen hinweg laufen.

Gleichzeitig ermöglicht Ihnen die skalierbare, tragbare Cloud die Verwendung derselben APIs und SDKs überall dort, wo Sie sie benötigen. Es handelt sich nicht ausschließlich um eine „Einmal schreiben, überall ausführen“-Lösung, aber Sie verfügen über eine skalierbare, flexible und zusammensetzbare Umgebung, die mit vertrauten DevOps-Orchestrierungstools auf und ab dem Stapel verwaltet werden kann.

Jetzt bringt Microsoft Azure ins All. Azure Space ist die Hülle für eine Reihe verschiedener Tools und Technologien, von tragbaren Satelliten-Bodenstationen bis hin zu Azure Orbital Space, einer Entwicklungsplattform für weltraumgestützte Anwendungen. Für diejenigen unter uns, die Code schreiben, ist Azure Orbital Space am interessantesten. Fast ein Jahr nach der Ankündigung hält Microsoft sein Orbital Space SDK geheim. Das SDK zum Erstellen satellitenunabhängiger Anwendungen ist nur über eine private Vorschau verfügbar.

Allerdings können wir uns anhand der verfügbaren öffentlichen Dokumentation und GitHub-Repositories einen guten Überblick über das Angebot verschaffen. Klar ist, dass es erwartungsgemäß auf denselben Azure-Technologien aufbaut, die Microsoft für seine Edge-Plattform verwendet, und Satelliten lediglich als einen weiteren Edge-Host behandelt. Das bedeutet, dass es sehr einfach sein sollte, vorhandenen Azure-Edge-Code zu übernehmen und in den Weltraum zu verschieben.

Anwendungen werden auf einer virtualisierten Plattform ausgeführt, die gemeinsame Schnittstellen für Kommunikation, Daten und Sensoren bereitstellt. Die in Visual Studio Code erstellten Anwendungen nutzen bekannte CI/CD-Pipelines und Test-Frameworks. Sobald eine Anwendung erstellt ist, kann sie auf Hardware im Orbit hochgeladen werden, die Container und Dapr, die Open-Source-Laufzeitumgebung für verteilte Anwendungen, unterstützt. Dieser Ansatz unterstützt die Entwicklung und gemeinsame Nutzung von Vorlagen für gängige weltraumgestützte Anwendungen sowie die Möglichkeit, mehr Datenverarbeitung in einem Satelliten durchzuführen.

Beispielsweise könnte ein Erdbeobachtungssatellit in Containern gehostete Computer-Vision-Modelle verwenden, um beispielsweise Waldbrände in den von ihm aufgenommenen Bildern zu identifizieren. Durch die Identifizierung von Brandorten im Orbit könnte der Satellit nur die relevanten Bilder und Standortdaten an den Boden senden, anstatt begrenzte Bandbreite zu verbrauchen, um alle Bilddaten zur Verarbeitung an eine Bodenstation zu senden. Mit den KI-Tools und Edge-Funktionen von Azure im Mittelpunkt des AI for Earth-Programms von Microsoft könnten vorhandene Anwendungen und Tools für Erdressourcen mit minimalen Kosten dort platziert werden, wo sie benötigt werden, wodurch Entwicklungsländer Zugriff auf wertvolle Daten erhalten.

Auf diesen Ansätzen basierende Onboard-Intelligenz treibt nun eine neue Generation von Satellitenhardware an, irgendwo zwischen den kostengünstigen Cubesats mit relativ einfachen Sensoren und der Abhängigkeit von bodengestützten Analysen und den größeren, von der Regierung betriebenen Bildgebungsplattformen für Erdressourcen. Hier arbeiten Sie mit Hardware, die für die Rechenleistung vor Ort konzipiert ist, einer mittelgroßen Plattform mit Sensoren mit höherer Auflösung. Man kann es sich als ein Edge-Rechenzentrum im Weltraum vorstellen.

Ein weiterer nützlicher Aspekt des Azure Orbital Space SDK besteht darin, dass es die Aktualisierung weltraumgestützter Software nach Bedarf vereinfacht. Durch die Verwendung von Dapr als Bereitstellungsziel wird sichergestellt, dass der Code einen bekannten Satz von APIs anspricht. Da Dapr als Container-Sidecar ausgeführt wird, wird Ihr Anwendungscontainer zu Ihrer Bereitstellungseinheit und verbraucht Dapr-Komponenten nach Bedarf. Code kann auf der Erde erstellt und getestet werden, indem ein lokaler Satz virtualisierter Satellitendienste verwendet wird, sodass Code anhand der APIs validiert werden kann, bevor er auf den Container-Host Ihres Satelliten hochgeladen wird.

Die Rechenleistung im Weltraum hat einen großen Vorteil: die Reduzierung der Kommunikationskosten. Trotz der Allgegenwärtigkeit der Weltraumkommunikation macht sie nach wie vor einen erheblichen Teil Ihrer Betriebsausgaben aus. Microsoft beschreibt das Azure Orbital Space SDK als „Compute Fabric“, mit dem Anwendungen am Boden und im Weltraum ausgeführt werden können, mit dem Ziel, ein widerstandsfähigeres Netzwerk bereitzustellen. Das ist einer der Vorteile des Aufbaus auf einer Cloud-nativen Plattform, da diese sowohl für die Skalierung als auch für die Skalierung konzipiert ist.

Natürlich können Sie zur Bewältigung komplexerer Verarbeitungsaufgaben Ihre Satellitendaten in die vorhandene Azure-Datenplattform integrieren und mit Geodaten- und GIS-Tools von Drittanbietern sowie den Big-Data-Analysetools von Azure in Microsoft Fabric arbeiten. Azure Orbital Analytics bietet eine Reihe vordefinierter Datenverarbeitungspipelines sowie Unterstützung für die Bereitstellung von Daten an gängige Unternehmenstools, einschließlich der Power Platform.

Die Azure Orbital-Tools umfassen auch Möglichkeiten zur Integration heruntergeladener Daten in GIS-Systeme, indem Tools wie Azure Maps verwendet werden, um Ihren Daten die entsprechende geografische Ebene hinzuzufügen. Durch die Verwendung von Microsoft Fabric zur Datentransformation können Sie von Satellitenanwendungen verarbeitete Bilder aufnehmen und in Standard-GIS-Formate exportieren, um sie in vorhandenen Notfalldiensten oder Hilfsanwendungen zu verwenden. So können Sie Erdbeobachtungs- und Ressourcendaten dort bereitstellen, wo sie benötigt werden , wenn es nötig ist.

Ein weiterer interessanter Aspekt der Azure Space-Plattform von Microsoft ist der Fokus auf Kommunikation. Neben Partnerschaften mit verschiedenen Bodenstations- und Konnektivitätsanbietern mit dem Ziel, Satellitenkommunikation in das private 5G-Netzwerkangebot von Microsoft zu integrieren, bietet Azure Space Tools für die Entwicklung eigener softwaredefinierter Funkanwendungen.

Aufbauend auf bekannten Open-Source-Tools wie Fosphor und GNU Radio bietet Ihnen die Ubuntu-basierte Azure-Software-Radio-Entwickler-VM die notwendigen Tools zum Erstellen eines softwaredefinierten Radios, das als Teil eines Radio-Flows in Azure-Dienste integriert werden kann, einschließlich Support für die Bereitstellung von RF-Daten an Azure Event Hubs. Mit diesen Tools können Sie Funkhardware aus der Cloud steuern und Azure-Anwendungen direkt integrieren, um Daten von Satellitenanwendungen herunterzuladen.

Der Software-Radio-Entwickler VM verfolgt den gleichen Ansatz wie der Rest des Azure Space-Angebots, das alle Aspekte des Satellitenbetriebs als cloudnativen Programmierdienst behandelt. Während Microsoft weiterhin damit experimentiert, Linux-Geräte zu einem Teil der Kubernetes-Umgebung zu machen, ist es möglich, sich zukünftige softwaredefinierte Funkhardware vorzustellen, die von containerisierten Funkanwendungen verwaltet wird – sowohl am Boden als auch im Orbit.

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Simon Bisson, Autor des Enterprise Microsoft-Blogs von InfoWorld, hat in der akademischen und Telekommunikationsforschung gearbeitet, war CTO eines Startups, leitete die technische Seite von UK Online und war in der Beratung und Technologiestrategie tätig.

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