CC BY
2
УДК 629.78
СЕТЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ SPACEFIBRE ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
А.С. Максютин, А.В. Пучков Научный руководитель - Г.М. Гринберг
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: Ellis1998@vandex.ru
SpaceFibre - это сетевая технология высокоскоростной передачи данных, разработанная специально для использования на борту космических аппаратов. Данная технология может работать по оптоволоконному и электрическому кабелю и поддерживает скорость передачи данных до 5 Гбит/с. В рамках статьи рассматриваются ключевые возможности этой технологии, а также проводится ее сравнение с технологией SpaceWire.
Ключевые слова: космические аппараты, бортовая аппаратура, сетевые технологии, SpaceWire, SpaceFibre.
SPACEFIBRE NETWORK TECHNOLOGY FOR ADVANCED SPACECRAFT
A.S. Maksyutin, Puchkov A.V. Scientific supervisor - G.M. Grinberg
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: Ellis1998@yandex.ru
SpaceFibre is a high-speed data transmission network technology designed specifically for use on board spacecraft. This technology can work over fiber-optic and electrical cables and supports data transfer rates up to 5 Gbit/s. This article discusses the key features of the technology and compares them to SpaceWire technology.
Keywords: spacecraft, onboard equipment, network technologies, SpaceWire, SpaceFibre.
Множество успешных запусков космических аппаратов с оборудованием SpaceWire [1] стало опорной точкой для развития новой сетевой технологии для космической отрасли -SpaceFibre.
SpaceFibre был официально стандартизирован Европейским сотрудничеством по космической стандартизации как ECSS-E-ST-50-11C в мае 2019 года.
Стандарт SpaceFibre был написан университетом STAR-Dundee для ESA при участии многих международных инженеров по космическим кораблям, включая представителей ESA, JAXA, NASA, Airbus DS, Thales Alenia Space, SubMicron, ELVEES, NEC Toshiba Space, Misubishi Heavy Industries и др [2].
SpaceFibre обеспечивает множество преимуществ для бортовых систем космических аппаратов. Среди них можно выделить следующие:
- очень высокие скорости передачи данных. SpaceFibre позволяет обеспечить скорости передачи данных отвечающие потребностям очень требовательных приборов, внутренних сетей с большой памятью а также телекоммуникационных систем;
Секция «Автоматика и электроника»
- значительное уменьшение массы кабелей. При сравнении массы одиночного кабеля Брасе'^ге с электрическими и волоконно-оптическими кабелями БрасеБЛге последние легче на 33% и 50%, соответственно;
- упрощение резервирования. Достигается за счет внедрения нескольких функций бортовой связи в единую сеть;
- повышение надежности. Достигается за счет того, что для выполнения необходимых функций бортовой связи требуется только одна сеть;
- простое восстановление ошибок. Временные ошибки восстанавливаются по каналу связи и их не нужно учитывать на системном уровне;
- связь на больших расстояниях. Позволяет осуществить рассмотрение возможности запуска приложения, в котором единая сеть может обеспечивать функции управления, мониторинга и захвата видео;
- гальваническая развязка. Возможность передачи сигнала без непосредственного электрического контакта повышает надежность системы за счет предотвращения распространения неисправностей [3].
Очень важно, что БрасеБЛге был разработан таким образом, чтобы быть совместимым с Брасе'^ге на уровне пакетов, что означает, что существующее оборудование Брасе'Мге может быть легко интегрировано в сеть БрасеБйге без внесения изменений в это оборудование. Простой мост, соединяющий интерфейс Брасе'^ге с виртуальным каналом БрасеБЛге, это все, что необходимо, и трафик Брасе'^ге, проходящий по виртуальному каналу БрасеБЛге, приобретает характеристики ОоБ и ЕБГО., которые обеспечивает БрасеБЛге [4].
В табл. 1 представлена обобщенная сравнительная характеристика технологий Брасе'Мге и БрасеБЛге.
Таблица 1
Сравнительная характеристика 8расе'1ге и 8расеР1Ьге_
Параметр Брасе'^ге БрасеПЬге
Область применения Разработан для организации взаимодействия приборов, блоков массовой памяти, процессоров, телеметрии, а также других подсистем на борту КА Полезная нагрузка с высокой скоростью передачи данных. Например: радиолокационная система с синтезированной апертурой, гиперспектральные оптические приборы, передача потокового видео, и т. д.
Скорость передачи данных От 2 до 400 Мбит/с От 1 до 6,25 Гбит/с для одной линии, более 20 Гбит/с в режиме многополосной передачи
Уровни ОБ1 От физического до сетевого От физического до сетевого
Качество сервиса Приоритеты Резервирование пропускной способности, приоритеты, планирование
Многополосный режим Не поддерживается Поддерживается
Тип кабеля Витая пара Электрический, оптоволоконный
Длина кабеля До 10 метров Электрический - до 10 метров Оптоволоконный - до 100 метров
Космические миссии Неоднократно был реализован и запущен в космических миссиях Нет данных в открытых источниках
Применение технологии SpaceWire на борту отечественных спутников затрудненно ввиду того, что мультиплексный канал информационного обмена, используемый при проектировании бортовых систем, полностью отвечает требованиям разрабатываемых космических аппаратов. Основное преимущество SpaceWire - высокоскоростная передача информации, однако на сегодняшний день требований к такой скорости не предъявляется. SpaceFibre в свою очередь имеет другое крайне важное преимущество по сравнению с SpaceWire и мультиплексным каналом информационного обмена - значительное уменьшение массы бортовой сети. Этот фактор может стать ключевым при рассмотрении вопроса о переходе на данную технологию для построения бортовой сети отечественных перспективных космических аппаратов.
Библиографические ссылки
1. ECSS-E-ST-50-12C Rev.1. Space engineering. SpaceWire - Links, nodes, routers and networks. ECSS Secretariat. ESA-ESTEC Requirements & Standards. Division Noordwijk, The Netherlands.
2. Обзор технологии SpaceFibre [Электронный ресурс]. URL: https://www.spacewire.ru/ spacefibre (дата обращения: 12.03.2022).
3. What is SpaceFibre? [Электронный ресурс]. URL: https://www.star-dundee.com/spacefibre/ getting-started/what-is-spacefibre/ (дата обращения: 15.03.2022).
4. SpaceFibre [Электронный ресурс]. URL: https://www.esa.int/Enabling Support/ Space_Engineering_Technology/Onboard_Data_Processing/SpaceFibre (дата обращения: 28.03.2022).
© Максютин А.С., Пучков А.В., 2022
