سبيس واير

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

SpaceWire هي شبكة اتصالات للمركبات الفضائية تعتمد جزئياً على معيار IEEE 1355 للاتصالات. وتتولى وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) تنسيقها بالتعاون مع وكالات الفضاء الدولية بما في ذلك ناسا وجاكسا و RKA .

في شبكة SpaceWire، يتم توصيل العقد من خلال روابط تسلسلية منخفضة التكلفة ومنخفضة زمن الوصول ومزدوجة بالكامل ومن نقطة إلى نقطة، وأجهزة توجيه توجيه ثقب الدودة لتبديل الحزم .

بنيان

الطبقة المادية

تتبع صيغ التضمين والبيانات في SpaceWire عمومًا ترميز نبضات البيانات - الإشارة التفاضلية المنتهية (DS-DE) من معيار IEEE 1355-1995. يستخدم SpaceWire الاتصال غير المتزامن ، ويتيح سرعات تتراوح بين 2  ميجابت/ثانية و200  ميجابت/ثانية، بمعدل إشارة أولي يبلغ 10  ميجابت/ثانية. [ 1 ] يُفضّل استخدام DS-DE لأنه يصف التضمين، وصيغ البتات، والتوجيه، والتحكم في التدفق ، واكتشاف الأخطاء في المكونات المادية، مع الحاجة إلى برامج قليلة. يتميز SpaceWire أيضًا بمعدلات خطأ منخفضة جدًا، وسلوك نظام حتمي، وإلكترونيات رقمية بسيطة نسبيًا. استبدل SpaceWire مشغلات PECL التفاضلية القديمة في الطبقة الفيزيائية من معيار IEEE 1355 DS-DE بالإشارة التفاضلية منخفضة الجهد (LVDS). كما يقترح SpaceWire استخدام موصلات ذات 9 دبابيس مُؤهلة للاستخدام في الفضاء.

تتيح تقنية SpaceWire ومعيار IEEE 1355 DS-DE نطاقًا أوسع من سرعات نقل البيانات، بالإضافة إلى بعض الميزات الجديدة للتحويل التلقائي في حالة الأعطال . تُمكّن هذه الميزات البيانات من إيجاد مسارات بديلة، مما يسمح للمركبة الفضائية بامتلاك عدة ناقلات بيانات، وبالتالي تعزيز قدرتها على تحمل الأعطال . كما تتيح تقنية SpaceWire أيضًا إمكانية نشر مقاطعات الوقت عبر روابطها، مما يُغني عن الحاجة إلى وحدات زمنية منفصلة.

يبدأ كل حرف منقول ببت تكافؤ وبت علامة تحكم البيانات. إذا كانت علامة تحكم البيانات تساوي صفرًا، يتبعها حرف ذو أقل بتة أهمية (LSB) مكون من 8 بتات. وإلا، فإنه يتبعه أحد رموز التحكم، بما في ذلك رمز نهاية الحزمة (EOP). [ 2 ]

طبقة الشبكة

يتم عرض إطارات بيانات الشبكة على النحو التالي:

بايت العنوانبايت العنوان...معرف البروتوكولبيانات الإطار

تُستخدم بايتة عنوان واحدة أو أكثر للتوجيه. وتكون العناوين إما فيزيائية (من 0 إلى 31) أو منطقية. والفرق هو أن العناوين الفيزيائية تُحذف من رأس الإطار أثناء التوجيه، وهو ما يُستخدم للتوجيه القائم على عدد القفزات (بناءً على المسار المحدد في الإطار نفسه). وقد تُحذف العناوين المنطقية أيضًا، وذلك بحسب إعدادات جهاز التوجيه.

الترابط البيني

يمكن توصيل الأجهزة المادية إما مباشرةً أو عبر موجه SpaceWire. في الحالة الأولى، تُستخدم عادةً أزواج من الأجهزة لضمان التشغيل الآمن، والذي يتولاه البرنامج.

عادةً ما يكون جهاز توجيه SpaceWire عبارة عن جهاز من نوع مفتاح التبديل المتقاطع ، ويعمل في وضع تبديل الثقوب الدودية . وقد يحد هذا أيضًا من سرعة الاتصال إلى أدنى سرعة مشتركة. [ 3 ] وتستند قرارات التوجيه إلى جدول التوجيه المبرمج ومحتويات الإطار الوارد الأولي.

الاستخدامات

يُستخدم بروتوكول SpaceWire في جميع أنحاء العالم. [ 4 ] بدأ استخدامه بشكل أساسي في مشاريع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، ولكنه يُستخدم حاليًا من قِبل وكالة ناسا ، ووكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) ، ووكالة الفضاء الروسية (RKA )، والعديد من المنظمات والشركات الأخرى. تشمل بعض مشاريع ناسا التي تستخدمه تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، وتلسكوب سويفت للتنبيه من الانفجارات ، ومركبة استطلاع القمر المدارية ( LCROSS ) ، والقمر الصناعي البيئي التشغيلي الثابت بالنسبة للأرض (GOES-R)، ومنصة اختبار SCaN، المعروفة سابقًا باسم منصة اختبار الاتصالات والملاحة والشبكات القابلة لإعادة التكوين (CoNNeCT). كما اختارته وزارة الدفاع الأمريكية لبرنامج الفضاء سريع الاستجابة. ويجري تنسيق مبادرات SpaceWire بين العديد من وكالات الفضاء في إطار اللجنة الاستشارية لأنظمة بيانات الفضاء (CCSDS) بهدف توسيع نموذج الاتصال الخاص به ليشمل طبقتي الشبكة والنقل في نموذج OSI .

يدعم SpaceWire الشبكات والأنظمة ذات القدرة العالية على تحمل الأعطال ، وهذا أحد أسباب شعبيته. [ 5 ]

البروتوكولات

لدى وكالة الفضاء الأوروبية مسودة مواصفات معمول بها لمعرف البروتوكول.

تم تعيين معرفات البروتوكول التالية في ECSS-E-ST-50-51C:

معرف البروتوكولاسموصف
1بروتوكول الوصول إلى الذاكرة عن بعد (RMAP)تُستخدم للوصول عن بُعد إلى/تغيير تكوين سجلات الأجهزة
2بروتوكول نقل الحزم CCSDS [ 6 ]بروتوكول شائع يستخدم لإرسال الأوامر عن بعد واستقبال بيانات القياس عن بعد
238مقترح لبروتوكول توصيل البيانات الموثوق (RDDP)مستخدم على القمر الصناعي GOES-R
239بروتوكول النقل التسلسلي العالمي (STUP)يستخدم في شريحة SMCS-332 ASIC

مراجع

  1. ↑ "دليل مستخدم SpaceWire" ( ملف PDF) . Star-dundee.com . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 4 نوفمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 27 أكتوبر 2019. الفصل 3.3.5
  2. ↑ "شخصيات سبيس واير" . Star-dundee.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2018 .
  3. ↑ "جهاز توجيه SpaceWire مقاوم للإشعاع 10x" (ملف PDF) . Gaisler.com . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 17 سبتمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2018 .
  4. ↑ "من يستخدم SpaceWire؟ - STAR-Dundee" . Star-dundee.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2018 .
  5. ↑ د. باري إم كوك؛ بول ووكر. "إيثرنت عبر سبيس واير - مشاكل البرمجيات" . 4links.co.uk، ص 2. مؤرشف بتاريخ 30 أغسطس 2019 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
  6. ↑ "بروتوكول نقل حزم الفضاء" (ملف PDF) . Public.ccsds.org . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 11 سبتمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أكتوبر 2018 .

مصادر أخرى

  • ECSS-E-ST-50-12C - SpaceWire - الروابط والعقد والموجهات والشبكات ، ESA - ESTEC .
  • ECSS-E-50-12A (تم استبدالها فقط، تم تغيير رقم المستند إلى ECSS-E-ST-50-12C) SpaceWire - العقد والروابط والشبكات ، ESA - ESTEC .
  • ECSS-E-ST-50-11C مسودة 1.3 "هندسة الفضاء - بروتوكولات SpaceWire"