Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Космическая сеть связи
Spacecraft communications network
SpaceWire — это космическая сеть связи, частично основанная на стандарте связи IEEE 1355. Она координируется Европейским космическим агентством (ESA) в сотрудничестве с международными космическими агентствами, включая NASA, JAXA и РКА. В сети SpaceWire узлы соединены недорогими, низколатентными, полнодуплексными последовательными каналами связи типа «точка-точка» и маршрутизаторами с коммутацией пакетов, использующими маршрутизацию типа «червоточина».
SpaceWire is a spacecraft communication network based in part on the IEEE 1355 standard of communications. It is coordinated by the European Space Agency (ESA) in collaboration with international space agencies including NASA, JAXA, and RKA. Within a SpaceWire network the nodes are connected through low cost, low latency, full duplex, point to point serial links, and packet switching wormhole routing routers.
Физический слой
Модуляция и форматы данных SpaceWire обычно соответствуют части, касающейся кодирования данных с использованием стробирующего дифференциального кодирования (DS DE) стандарта IEEE Std 1355 1995. SpaceWire использует асинхронную связь и обеспечивает скорости передачи данных от 2 Мбит/с до 200 Мбит/с, при этом начальная скорость передачи сигналов составляет 10 Мбит/с. DS DE широко используется, поскольку описывает модуляцию, битовые форматы, маршрутизацию, управление потоком и обнаружение ошибок аппаратно, с минимальным использованием программного обеспечения. SpaceWire также характеризуется очень низким уровнем ошибок, детерминированным поведением системы и относительно простой цифровой электроникой. SpaceWire заменил устаревшие дифференциальные драйверы PECL в физическом уровне IEEE 1355 DS DE на дифференциальную сигнализацию с низким напряжением (LVDS). SpaceWire также предлагает использование сертифицированных для космоса 9-контактных разъемов. SpaceWire и IEEE 1355 DS DE поддерживают более широкий диапазон скоростей передачи данных и некоторые новые функции для автоматического переключения на резервный канал. Функции автоматического переключения позволяют данным находить альтернативные маршруты, что обеспечивает отказоустойчивость космического аппарата с несколькими шинами данных. SpaceWire также позволяет передавать временные прерывания по каналам SpaceWire, устраняя необходимость в отдельных дискретных сигналах синхронизации.
SpaceWire's modulation and data formats generally follow the data strobe encoding differential ended signaling (DS DE) part of the IEEE Std 1355 1995. SpaceWire utilizes asynchronous communication and allows speeds between 2 Mbit/s and 200 Mbit/s, with initial signalling rate of 10 Mbit/s. DS DE is well favored because it describes modulation, bit formats, routing, flow control, and error detection in hardware, with little need for software. SpaceWire also has very low error rates, deterministic system behavior, and relatively simple digital electronics. SpaceWire replaced old PECL differential drivers in the physical layer of IEEE 1355 DS DE by low voltage differential signaling (LVDS). SpaceWire also proposes the use of space qualified 9 pin connectors. SpaceWire and IEEE 1355 DS DE allows for a wider set of speeds for data transmission, and some new features for automatic failover. The fail over features let data find alternate routes, so a spacecraft can have multiple data buses, and be made fault tolerant. SpaceWire also allows the propagation of time interrupts over SpaceWire links, eliminating the need for separate time discretes.
Связывающий слой
Каждый передаваемый символ начинается с бита чётности и бита флага управления данными. Если бит флага управления данными равен 0, то следует 8-битный символ, младший бит первым. В противном случае следует один из управляющих кодов, включая код конца пакета (EOP).
Each transferred character starts with a parity bit and a data control flag bit. If data control flag is a 0 bit, an 8 bit LSB character follows. Otherwise one of the control codes, including end of packet (EOP).
Взаимоподключение
Аппаратные устройства могут быть подключены либо напрямую, либо через маршрутизатор SpaceWire. В первом случае обычно используются пары устройств для обеспечения отказоустойчивой работы, обработкой которой занимается программное обеспечение. Маршрутизатор SpaceWire обычно представляет собой устройство типа кроссбар-коммутатора, работающее в режиме коммутации методом "червоточины". Это также может ограничить скорость обмена данными до минимальной общей скорости. Решения о маршрутизации принимаются на основе запрограммированной таблицы маршрутизации и содержимого входящего кадра при его поступлении.
The hardware devices may be connected either directly, or via a SpaceWire router. In the former case, usually pairs of devices are used to guarantee a fail safe operation, which is handled by the software. A SpaceWire router is usually a crossbar switch type device, operating in wormhole switching mode. This also may limit the speed of the communication to the lowest common speed. The routing decisions are based on the programmed routing table and the initial incoming frame contents.
Применение
SpaceWire используется по всему миру. Его применение началось преимущественно в проектах ESA, но в настоящее время его используют NASA, JAXA, РКА и многие другие организации и компании. Среди проектов NASA, использующих SpaceWire, можно назвать космический телескоп Джеймса Уэбба, телескоп обнаружения гамма-всплесков Swift, орбитальный аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter, LCROSS, геостационарный операционный экологический спутник (GOES R) и испытательный стенд SCaN, ранее известный как испытательный стенд связи, навигации и сетевой реконфигурации (CoNNeCT). Он также был выбран Министерством обороны США для программ оперативно реагирующего космического пространства. Инициативы по развитию SpaceWire координируются несколькими космическими агентствами в рамках Консультативного комитета по космическим системам данных (CCSDS) с целью расширения его коммуникационной модели на сетевой и транспортный уровни модели OSI. SpaceWire обеспечивает создание высокоотказоустойчивых сетей и систем, что является одной из причин его популярности.
SpaceWire is used all around the globe. Its use began primarily in ESA projects, but it is currently used by NASA, JAXA, RKA, and many other organizations and companies. Some NASA projects using it include the James Webb Space Telescope, Swift's Burst Alert Telescope, the Lunar Reconnaissance Orbiter, LCROSS, the Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES R), and the SCaN Testbed, previously known as the Communications, Navigation, and Networking Reconfigurable Testbed (CoNNeCT). It has also been selected by the United States Department of Defense for Operationally Responsive Space. SpaceWire initiatives are being coordinated between several space agencies in the frame of Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) in order to extend its communication model to the network and transport layers of the OSI model. SpaceWire supports highly fault tolerant networks and systems, which is one reason for its popularity.
Другие источники
ECSS E ST 50 12C SpaceWire Ссылки, узлы, маршрутизаторы и сети, ESA ESTEC. ECSS E 50 12A (ЗАМЕНЕН, только номер документа был изменен на ECSS E ST 50 12C) SpaceWire узлы, ссылки и сети, ESA ESTEC. ECSS E ST 50 11C Проект 1.3 "Протоколы SpaceWire для космической техники"
ECSS E ST 50 12C SpaceWire Links, nodes, routers, and networks, ESA ESTEC. ECSS E 50 12A (SUPERSEDED only document number has been changed to ECSS E ST 50 12C) SpaceWire Nodes, links, and networks, ESA ESTEC. ECSS E ST 50 11C Draft 1.3 "Space engineering SpaceWire protocols"