スペースワイヤー

SpaceWire仕様
作成者欧州宇宙機関
スピード2.0～400 Mbps
スタイルシリアル
ホットプラグインターフェースはい
外部インターフェースはい
Webサイトスペースワイヤー
SpaceWireコネクタの仕様
タイプデータコネクタ
生産履歴
デザイナー欧州宇宙機関
一般仕様
ホットプラグ可能はい
外部のはい
オーディオ信号いいえ
ビデオ信号いいえ
ピン9
コネクタマイクロD
データ
データ信号はい
ビットレート2.0～400 Mbps
プロトコルシリアル
ピン配置
ピン名前説明
ピン1DIN+データ入力位置
ピン2罪+ストロボインポジション
ピン3インナーシールド地面
ピン4南-ストロボアウトネガ
ピン5ダウト-データ出力負
ピン6DIN-データは否定的です。
ピン7罪-ストロボインネガ
ピン8南東+ストロボ出力ポジション
ピン9DOUT+データ出力位置

SpaceWireは、 IEEE 1355通信規格に一部準拠した宇宙船 通信ネットワークです。欧州宇宙機関（ESA）がNASA、JAXA、RKAなどの国際宇宙機関と連携して運営しています。

SpaceWire ネットワーク内では、低コスト、低遅延、全二重、ポイントツーポイントシリアル リンク、およびパケット スイッチング ワームホール ルーティングルーターを介してノードが接続されます。

建築

物理層

SpaceWireの変調およびデータフォーマットは、IEEE Std 1355-1995の差動エンド信号方式（DS-DE）の部分のデータストローブエンコーディングに準拠しています。SpaceWireは非同期通信を使用し、2Mbit/sから200Mbit/sの速度を可能にし、初期信号速度は10Mbit/sです​​。[1] DS-DEは、変調、ビットフォーマット、ルーティング、フロー制御、およびエラー検出をハードウェアで記述し、ソフトウェアをほとんど必要としないため、好評を博しています。SpaceWireは、エラー率が非常に低く、システム動作が確定的で、デジタルエレクトロニクスが比較的単純です。SpaceWireは、IEEE 1355 DS-DEの物理層の古いPECL差動ドライバを低電圧差動信号方式（LVDS）に置き換えました。SpaceWireは、宇宙仕様の9ピンコネクタの使用も提案しています。

SpaceWireとIEEE 1355 DS-DEは、データ伝送速度の幅広い選択肢と、自動フェイルオーバーのための新機能を提供します。フェイルオーバー機能により、データは代替ルートを見つけることができるため、宇宙船は複数のデータバスを持つことができ、フォールトトレランスを実現できます。また、SpaceWireはSpaceWireリンクを介して時間割り込みを伝播できるため、個別の時間離散値を必要としません。

転送される各文字は、パリティビットとデータ制御フラグビットで始まります。データ制御フラグが0ビットの場合、8ビットのLSB文字が続きます。それ以外の場合は、パケットの終了（EOP）を含む制御コードのいずれかが続きます。[2]

ネットワーク層

ネットワーク データ フレームは次のようになります。

アドレスバイトアドレス バイト...プロトコルIDフレームデータ

ルーティングには、1つ以上のアドレスバイトが使用されます。アドレスは物理アドレス（0～31）または論理アドレスのいずれかです。両者の違いは、ルーティング中に物理アドレスがフレームヘッダーから削除されることです。これは、ホップベースルーティング（フレーム自体に指定されたパスに基づく）に使用されます。ルーターの設定によっては、論理アドレスも削除される場合があります。

相互接続

ハードウェアデバイスは直接接続することも、SpaceWireルーターを介して接続することもできます。前者の場合、通常はデバイスをペアにしてフェイルセーフ動作を確保し、ソフトウェアによって処理されます。

SpaceWireルーターは通常、クロスバースイッチ型のデバイスであり、ワームホールスイッチングモードで動作します。これにより、通信速度が最低共通速度に制限される可能性があります。[3]ルーティングの決定は、プログラムされたルーティングテーブルと最初に受信したフレームの内容に基づいて行われます。

用途

SpaceWireは世界中で使用されています。[4] SpaceWireの使用は主にESAのプロジェクトで始まりましたが、現在ではNASA、JAXA、RKA、その他多くの組織や企業で使用されています。NASAのプロジェクトで使用されているものには、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、スウィフトの バーストアラート望遠鏡、月偵察軌道船、LCROSS、静止運用環境衛星（GOES-R）、および旧称通信、航法、およびネットワーク再構成可能テストベッド（CoNNeCT）などのSCaNテストベッドがあります。また、米国国防総省の運用対応宇宙向けにも選ばれています。SpaceWireの取り組みは、宇宙データシステム諮問委員会（CCSDS）の枠組みの中で、いくつかの宇宙機関間で調整されており、その通信モデルをOSI参照モデルのネットワーク層とトランスポート層に拡張しています。

SpaceWireは、高度なフォールトトレランスを備えたネットワークとシステムをサポートしており、これがSpaceWireの人気の理由の一つとなっています。[5]

プロトコル

ESA にはプロトコル ID のドラフト仕様が用意されています。

ECSS-E-ST-50-51C では次のプロトコル ID が割り当てられています。

プロトコルID名前説明
1リモート メモリ アクセス プロトコル(RMAP)デバイスのレジスタ構成にリモートでアクセス/変更するために使用される
2CCSDSパケット転送プロトコル [6]テレコマンドの送信とテレメトリの受信に使用される共通プロトコル
238信頼性の高いデータ配信プロトコル（RDDP）の提案GOES-Rで使用
239シリアル転送ユニバーサルプロトコル(STUP)SMCS-332 ASICで使用

参考文献

  1. ^ 「SpaceWireのユーザーガイド」（PDF）Star-dundee.com。2019年11月4日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2019年10月27日閲覧。第3.3.5章
  2. ^ “SpaceWire Characters”. Star-dundee.com . 2018年10月28日閲覧。
  3. ^ 「耐放射線性10倍速SpaceWireルーター」(PDF) . Gaisler.com . 2021年9月17日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2018年10月28日閲覧。
  4. ^ 「Who Uses SpaceWire? - STAR-Dundee」Star-dundee.com . 2018年10月28日閲覧。
  5. ^ バリー・M・クック博士、ポール・ウォーカー「SpaceWire経由のイーサネット - ソフトウェアの問題」4links.co.uk、2ページ。2019年8月30日、Wayback Machineにアーカイブ。
  6. ^ 「宇宙パケット転送プロトコル」(PDF) Public.ccsds.org . 2018年9月11日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2018年10月28日閲覧。

その他の情報源

  • ECSS-E-ST-50-12C - SpaceWire - リンク、ノード、ルーター、およびネットワーク、ESA - ESTEC。
  • ECSS-E-50-12A (SUPERSEDED のみ文書番号が ECSS-E-ST-50-12C に変更されました) SpaceWire - ノード、リンク、およびネットワーク、ESA - ESTEC。
  • ECSS-E-ST-50-11C ドラフト 1.3「宇宙工学 - SpaceWire プロトコル」
  • 公式サイト


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