Cable espacial

SpaceWire es una red de comunicaciones para naves espaciales basada en parte en el estándar de comunicaciones IEEE 1355. Está coordinada por la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con agencias espaciales internacionales como la NASA , JAXA y RKA .

Dentro de una red SpaceWire, los nodos están conectados a través de enlaces seriales punto a punto , full-duplex , de bajo costo y baja latencia , y enrutadores de enrutamiento de agujero de gusano de conmutación de paquetes .

Los formatos de datos y modulación de SpaceWire generalmente siguen la parte de codificación de estroboscopio de datos - señalización diferencial finalizada (DS-DE) del estándar IEEE 1355-1995. SpaceWire utiliza comunicación asincrónica y permite velocidades entre 2 Mbit/s y 200 Mbit/s, con una tasa de señalización inicial de 10 Mbit/s. ^[1] DS-DE es muy favorecida 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 de sistema determinista y electrónica digital relativamente simple. SpaceWire reemplazó los viejos controladores diferenciales PECL 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 el espacio.

SpaceWire y 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 características 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 discretos de tiempo separados.

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, le sigue un carácter LSB de 8 bits. De lo contrario, se utiliza uno de los códigos de control, incluido el de fin de paquete (EOP). ^[2]

Los marcos de datos de la red tienen el siguiente aspecto:

Se utilizan uno o más bytes de dirección para el enrutamiento. Las direcciones pueden ser 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.

Los dispositivos de hardware se pueden conectar directamente o a través de un enrutador SpaceWire. En el primer caso, normalmente se utilizan pares de dispositivos para garantizar un funcionamiento a prueba de fallos, de lo que se encarga el software.

Un enrutador SpaceWire es generalmente un dispositivo de tipo conmutador de barras cruzadas que opera 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 inicial de la trama entrante.

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 lunar de reconocimiento , LCROSS , el satélite ambiental operacional geoestacionario (GOES-R) y el banco de pruebas SCaN, anteriormente conocido como banco de pruebas reconfigurable de comunicaciones, navegación y redes (CoNNeCT). También ha sido seleccionado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos para el espacio operativamente sensible. Las iniciativas de SpaceWire se están coordinando entre varias agencias espaciales en el marco del Comité Consultivo para Sistemas de Datos Espaciales (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 fallos , lo que constituye una de las razones de su popularidad. ^[5]

La ESA cuenta con un borrador de especificación para el ID del protocolo.

Se han asignado los siguientes ID de protocolo en ECSS-E-ST-50-11:

• ECSS-E-ST-50-12C - SpaceWire - Enlaces, nodos, enrutadores y redes, ESA - ESTEC .
• ECSS-E-50-12A (SUSTITUIDO, solo el número de documento ha sido cambiado a ECSS-E-ST-50-12C) SpaceWire - Nodos, enlaces y redes, ESA - ESTEC .
• ECSS-E-ST-50-11C Borrador 1.3 "Ingeniería espacial - Protocolos SpaceWire"

• 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 de STAR-Dundee
• http://www.interfacebus.com/SpaceWire_Avionics_Bus.html

Núcleos IP de SpaceWire:

• 4Enlaces
• ESTRELLA-Dundee
• Gaisler de Aeroflex
• Mapa de la red SpaceWire de Astrium
• CEA IRFU
• CESR CNRS IRAP (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 el uso de SpaceWire en el telescopio espacial James Webb