SpaceWire es una red de comunicaciones de naves espaciales basada en parte en el estándar de comunicaciones IEEE 1355 . Está coordinado por la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con agencias espaciales internacionales como la NASA , JAXA y RKA .
Creado por | Agencia Espacial Europea |
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Velocidad | 2,0–400 Mbit / s |
Estilo | De serie |
Interfaz de conexión en caliente | sí |
Interfaz externa | sí |
Tipo | Conector de datos | ||
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Historial de producción | |||
Diseñador | Agencia Espacial Europea | ||
Especificaciones generales | |||
Conectable en caliente | sí | ||
Externo | sí | ||
Señal de audio | No | ||
Señal de video | No | ||
Patas | 9 | ||
Conector | Micro-D | ||
Datos | |||
Señal de datos | sí | ||
Bitrate | 2,0–400 Mbit / s | ||
Protocolo | De serie | ||
Extender con el rodillo | |||
Alfiler | Nombre | Descripción | |
Pin 1 | DIN + | Datos en pos. | |
Pin 2 | SIN + | Estroboscópico en pos. | |
Pin 3 | Escudo interior | Suelo | |
Pin 4 | SUR | Strobe Out Neg. | |
Pin 5 | DOUT- | Salida de datos Neg. | |
Pin 6 | ESTRUENDO- | Datos en neg. | |
Pin 7 | PECADO- | Estroboscópico en Neg. | |
Pin 8 | SOUT + | Strobe Out Pos. | |
Pin 9 | DOUT + | Pos. De salida de datos |
Dentro de una red SpaceWire los nodos están conectados a través de bajo costo, baja latencia , dúplex completo , de punto a punto de enlaces en serie, y la conmutación de paquetes agujero de gusano de enrutamiento routers. SpaceWire cubre dos (física y de enlace de datos) de las siete capas del modelo OSI para comunicaciones.
Arquitectura
Capa fisica
Los formatos de datos y modulación de SpaceWire generalmente siguen la codificación estroboscópica de datos : parte de señalización de extremo diferencial (DS-DE) de IEEE Std 1355-1995. SpaceWire utiliza comunicación asíncrona y permite velocidades entre 2 Mbit / sy 200 Mbit / s, con una tasa de señalización inicial de 10 Mbit / s. [1] DS-DE tiene una gran aceptación porque describe modulación, formatos de bits, enrutamiento, control de flujo y detección de errores en hardware, con poca necesidad de software. SpaceWire también tiene tasas de error muy bajas, comportamiento del sistema determinista y electrónica digital relativamente simple. SpaceWire reemplazó los controladores diferenciales PECL antiguos en la capa física de IEEE 1355 DS-DE por señalización diferencial de bajo voltaje (LVDS). SpaceWire también propone el uso de conectores de 9 pines calificados para uso espacial.
SpaceWire e IEEE 1355 DS-DE permiten un conjunto más amplio de velocidades para la transmisión de datos y algunas características nuevas para la conmutación por error automática . Las funciones de conmutación por error permiten que los datos encuentren rutas alternativas, por lo que una nave espacial puede tener múltiples buses de datos y ser tolerante a fallas . SpaceWire también permite la propagación de interrupciones de tiempo a través de enlaces SpaceWire, eliminando la necesidad de tiempos discretos separados.
Capa de enlace
Cada carácter transferido comienza con un bit de paridad y un bit de indicador de control de datos. Si el indicador de control de datos es un bit 0, sigue un carácter LSB de 8 bits. De lo contrario, uno de los códigos de control, incluido el final del paquete (EOP). [2]
Capa de red
Los marcos de datos de la red tienen el siguiente aspecto:
Byte de dirección | Byte de dirección ... | ID de protocolo | Datos del marco |
Se utilizan uno o más bytes de dirección para el enrutamiento. Las direcciones son físicas (0-31) o lógicas. La diferencia es que las direcciones físicas se eliminan del encabezado de la trama durante el enrutamiento, que se utiliza para el enrutamiento basado en saltos (según la ruta especificada en la propia trama). Las direcciones lógicas también se pueden eliminar, según la configuración del enrutador.
Interconexión
Los dispositivos de hardware pueden conectarse directamente o mediante un enrutador SpaceWire. En el primer caso, generalmente se utilizan pares de dispositivos para garantizar un funcionamiento a prueba de fallas, que sin embargo es manejado por el software.
Un enrutador SpaceWire suele ser un dispositivo de tipo conmutador de barra transversal que funciona en modo de conmutación de agujero de gusano . Esto también puede limitar la velocidad de la comunicación a la velocidad común más baja. [3] Las decisiones de enrutamiento se basan en la tabla de enrutamiento programada y el contenido de la trama entrante inicial.
Usos
SpaceWire se utiliza en todo el mundo. [4] Su uso comenzó principalmente en proyectos de la ESA , pero actualmente lo utilizan la NASA , JAXA , RKA y muchas otras organizaciones y empresas. Algunos proyectos de la NASA que lo utilizan incluyen el telescopio espacial James Webb , el telescopio de alerta de ráfagas de Swift , el orbitador de reconocimiento lunar , LCROSS , el satélite ambiental operativo geoestacionario (GOES-R) y el banco de pruebas SCaN, anteriormente conocido como comunicaciones, navegación y redes. Banco de pruebas reconfigurable (CoNNeCT). También ha sido seleccionado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos para Espacio Operacionalmente Responsivo. Las iniciativas SpaceWire se están coordinando entre varias agencias espaciales en el marco de CCSDS con el fin de extender su modelo de comunicación a las capas de red y transporte del modelo OSI .
SpaceWire admite redes y sistemas altamente tolerantes a fallas , lo cual es una de las razones de su popularidad. [5]
Protocolos
La ESA cuenta con un borrador de especificación para el ID de protocolo.
Se han asignado los siguientes ID de protocolo en ECSS-E-ST-50-11:
ID de protocolo | Nombre | Descripción |
---|---|---|
1 | Protocolo de acceso a memoria remota ( RMAP ) | utilizado para acceder de forma remota / alterar la configuración de registro de los dispositivos |
2 | Protocolo de transferencia de paquetes CCSDS [6] | un protocolo común utilizado para enviar telecomandos y recibir telemetría |
238 | Propuesta de protocolo de entrega de datos confiable ( RDDP ) | utilizado en GOES-R |
239 | Protocolo universal de transferencia en serie ( STUP ) | Utilizado en SMCS-332 ASIC |
Referencias
- ^ "Guía del usuario de SpaceWire" (PDF) . Star-dundee.com . Consultado el 27 de octubre de 2019 .
capítulo 3.3.5
- ^ "Personajes de SpaceWire" . Star-dundee.com . Consultado el 28 de octubre de 2018 .
- ^ "Enrutador SpaceWire 10x tolerante a la radiación" (PDF) . Gaisler.com . Consultado el 28 de octubre de 2018 .
- ^ "¿Quién usa SpaceWire? - STAR-Dundee" . Star-dundee.com . Consultado el 28 de octubre de 2018 .
- ^ Dr. Barry M Cook; Paul Walker. "Ethernet sobre SpaceWire - problemas de software" . 4links.co.uk, pág. 2
- ^ "Protocolo de transferencia de paquetes espaciales" (PDF) . Public.ccsds.org . Consultado el 28 de octubre de 2018 .
Otras fuentes
- ECSS-E-ST-50-12C - SpaceWire - Enlaces, nodos, enrutadores y redes , ESA - ESTEC .
- ECSS-E-50-12A (el número de documento SUPERSEDED solo se ha cambiado a ECSS-E-ST-50-12C) SpaceWire - Nodos, enlaces y redes , ESA - ESTEC .
- ECSS-E-ST-50-11C Draft 1.3 "Ingeniería espacial - Protocolos SpaceWire"
enlaces externos
- Página de inicio de SpaceWire (ESA)
- Cooperación europea para la normalización espacial - ECSS
- Publicaciones de 4Links
- Conferencia Internacional SpaceWire 2007
- Conferencia Internacional SpaceWire 2008
- Conferencia Internacional SpaceWire 2010
- Conferencia Internacional SpaceWire 2011
- Conferencia Internacional SpaceWire 2013
- Base de datos de conocimientos STAR-Dundee
- http://www.interfacebus.com/SpaceWire_Avionics_Bus.html
Proveedores comerciales de equipos SpaceWire:
- ESTRELLA-Dundee
- Spacewire.fr
- Aeroflex
- Aeroflex Gaisler
- Astrium
- Pastilla
- Aurelia Microelettronica
- Ingespace
- Ingeniería dinámica
- 4 enlaces
- Industrias SKYLAB
- Espacio RUAG
- Innovaciones PnP
- TELETEL SA
- TTTech : puerta de enlace para SpaceWire a Ethernet de 1 GbE, con CPU Leon-2FT
Núcleos IP SpaceWire:
- 4 enlaces
- ESTRELLA-Dundee
- Aeroflex Gaisler
- Astrium SpaceWire RMAP
- CEA IRFU
- CESR CNRS (licencia CeCILL-C)
- NASA Goddard - transferencia de tecnología
- OpenCores.org ( SpaceWire y SpaceWire Light )
- SpaceWire Reino Unido
- Agencia Espacial Europea
- Innovaciones PnP
Artículos:
- Artículo de la NASA sobre SpaceWire utilizado en la nave espacial JWST