SpaceWire

SpaceWire — телекоммуникационная сеть для космических аппаратов, основанная на части стандарта соединения IEEE 1355. Координируется Европейским космическим агентством (ЕКА) в сотрудничестве с международными космическими агентствами, включая NASA, JAXA и ФКА. В сети SpaceWire узлы соединяются при помощи недорогих последовательных соединений типа точка-точка, обладающих низкими задержками и работающих в дуплексном режиме, и коммутационными роутерами, осуществляющими маршрутизацию способом коммутации каналов. SpaceWire охватывает два (физический и канальный) из семи уровней сетевой модели OSI для коммуникаций.

Архитектура

Модуляция и представление данных в SpaceWire в целом похоже на кодирование передаваемых данных — части стандартов IEEE 1355—1995, описывающей дифференциальную передачу сигналов (DS-DE). SpaceWire использует асинхронное соединение и обладает пропускной способностью на уровне от 2 Мбит/с до 400 Мбит/с. DS-DE оказался предпочтительнее, так как он описывает модуляцию, битовые форматы, маршрутизацию, управление потоком и обнаружение и исправление ошибок на уровне оборудования, лишь с небольшой помощью ПО. Также SpaceWire обладает очень низким уровнем ошибок, определением состояния системы, а также относительно простой цифровой электроникой. На физическом уровне в SpaceWire используется низковольтная дифференциальная передача сигналов (LVDS) вместо устаревшей PECL, предусмотренной стандартом IEEE 1355 DS-DE. В SpaceWire также предлагается использование 9-штырьковых разъемов, применяемых в космической отрасли. SpaceWire и IEEE 1355 DS-DE предусматривают более широкий диапазон скоростей для передачи данных, а также некоторые новые возможности автоматического аварийного переключения. Возможности преодоления отказа позволяют данным найти альтернативные пути передачи, так как космический модуль оснащен несколькими шинами данных, в результате чего обеспечивается отказоустойчивость. Кроме того, SpaceWire предусматривает размножение временных прерываний по соединениям SpaceWire, устраняя потребность в отдельных временных дискретных сигналах.

Применение

SpaceWire используется во многих проектах по всему миру. Её использование изначально началось в проектах ЕКА, и на данный момент она используется в NASA, JAXA, ФКА, а также множестве прочих организаций и компаний. Некоторые проекты NASA, использующие её, включают: Космический телескоп имени Джеймса Вебба, Burst Alert Telescope для Swift, Лунный орбитальный зонд, Космический аппарат для наблюдения и зондирования лунных кратеров, Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES-R) и Communications, Navigation, and Networking Reconfigurable Testbed (CoNNeCT). Она также выбрана Министерством обороны США для проекта Operationally Responsive Space. Изменения SpaceWire координируются несколькими космическими агентствами в рамках Консультативного комитета по космическим информационным системам для расширения её коммуникационной модели на сетевом и транспортном уровнях сетевой модели OSI.

Протоколы

ЕКА разработала черновую спецификацию для идентификатора протокола (Protocol ID).

Нижеследующие протокольные идентификаторы утверждены в ECSS-E-ST-50-11:

• 1: Remote Memory Access Protocol (RMAP)
• 2: CCSDS Packet Transfer Protocol
• 238: Proposal for Reliable Data Delivery Protocol (RDDP) (используется в проекте GOES-R)
• 239: Serial Transfer Universal Protocol (STUP) (используется в ASIC SMCS-332)

Примечания

• ECSS-E-ST-50-12C — SpaceWire — Links, nodes, routers and networks, ESA-ESTEC.  (англ.)
• ECSS-E-50-12A (только устаревшие документы, замененные в ECSS-E-ST-50-12C) SpaceWire — Nodes, links and networks, ESA-ESTEC.  (англ.)
• ECSS-E-ST-50-11C Draft 1.3 «Space engineering — SpaceWire protocols»  (англ.)

Ссылки

Сайты и ресурсы

• Домашняя страница SpaceWire Homepage  (англ.)
• European Cooperation for Space Standardization — ECSS  (англ.)
• SpaceWire Avionics Data Bus  (англ.)
• International SpaceWire Conference 2007  (англ.)
• International SpaceWire Conference 2008  (англ.)
• International SpaceWire Conference 2010  (англ.)

Коммерческие поставщики оборудования с использованием SpaceWire

• Aeroflex  (англ.)
• Atmel  (англ.)
• Aurelia Microelettronica  (англ.)
• Dynamic Engineering  (англ.)
• 4Links  (англ.)
• SKYLAB Industries  (англ.)
• STAR-Dundee  (англ.)
• НПЦ ЭЛВИС  (рус.)

Некоммерческие поставщики оборудования с использованием SpaceWire

• Hardware RTL SpaceWire  (англ.)

IP-ядра SpaceWire

• CEA IRFU  (фр.)
• CESR CNRS  (англ.)
• Gaisler Research  (англ.)
• NASA Goddard — tech transfer  (англ.)
• OpenCores.org  (англ.)
• STAR-Dundee  (англ.)

Статьи

• NASA’s James Webb Space Telescope Gets 'Spacewired' — статья NASA о SpaceWire, используемой в телескопе имени Джеймса Вебба  (англ.)
• Коммуникационная технология SpaceWire  (рус.)
• Технология SpaceWire для параллельных систем и бортовых распределенных комплексов (1-я часть)  (рус.)
• Технология SpaceWire для параллельных систем и бортовых распределенных комплексов (2-я часть, без иллюстраций)  (рус.)
• Технология SpaceWire для параллельных систем и бортовых распределенных комплексов (2-я часть, с иллюстрациями)  (рус.)