ГОСТ Р 70020-2022

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Космическая техника

ИНТЕРФЕЙСЫ И ПРОТОКОЛЫ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО МЕЖПРИБОРНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА И КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. SPACEWIRE-RUS

Space products. Interfaces and protocols of high-speed interunit information exchange and integration of spacecrafts onboard systems. SpaceWire-RUS

ОКС 49.090

Дата введения 2022-06-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (АО "ЦНИИмаш")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 321 "Ракетно-космическая техника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 февраля 2022 г. N 80-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Технология SpaceWire - это перспективная системообразующая технология высокоскоростных коммуникаций и комплексирования высоконадежных бортовых систем космических и других летательных аппаратов, а также систем наземных инфраструктур. Ее поддерживают и внедряют в перспективные космические аппараты (КА) Eвропейское космическое агентство ESA, космические агентства США (NASA), Японии (JAXA) и Госкорпорация "Роскосмос". Она может быть использована для построения распределенных гетерогенных бортовых систем, прежде всего - аэрокосмического назначения. Эта технология отвечает потребностям решения задач сбора, обработки информации и управления на борту КА. Технология SpaceWire поддерживает интегрирование и тестирование бортовых систем с использованием наземного оборудования. Мониторинг и тестирование бортовых систем, выполненных с применением технологии SpaceWire, могут быть проведены без необходимости создания отдельного физического интерфейса с бортовой аппаратурой КА.

Технология SpaceWire-RUS является результатом адаптации к национальным особенностям технологии SpaceWire. Технология SpaceWire полностью совместима с технологией SpaceWire-RUS.

Технология SpaceWire-RUS способствует обеспечению современных тактико-технических характеристик перспективных российских КА, конкурентоспособности на мировом рынке космических технологий и услуг, развитию международного сотрудничества в космической области с другими странами, совместимости и унификации однотипной по назначению аппаратуры КА, производимой российскими предприятиями. Развитие и внедрение технологии SpaceWire-RUS поддерживается Госкорпорацией "Роскосмос".

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к интерфейсам и протоколам высокоскоростного межприборного информационного обмена и комплексирования бортовых систем космических аппаратов и систем наземных инфраструктур технологии SpaceWire-RUS.

Настоящий стандарт распространяется на служебные системы и системы полезной нагрузки космических и других летательных аппаратов, а также на системы наземных инфраструктур.

Настоящий стандарт применяется в тех случаях, в которых его применение предписано требованиями технического задания, а также в ходе выполнения международных договоров и реализации международных проектов и программ при взаимном согласовании всех заинтересованных сторон.

     2 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 адрес назначения (destination address): Последовательность символов данных, обозначающая идентификатор приемника (при логической адресации) или маршрут, по которому следует пакет от источника к получателю (при путевой адресации).

2.2 арбитрирование (arbitration): Механизм, предназначенный для определения одного входного порта, которому будет разрешено выполнить отправку полученного пакета на заданный выходной порт для отправки по соотнесенному с этим портом каналу в том случае, когда два или более входных порта находятся в состоянии готовности, чтобы передать полученные ими свои пакеты на этот же выходной порт для отправки по соотнесенному с этим портом каналу.

2.3 атомарная операция (atomic operation): Операция, выполнение которой не может быть прервано и которая постоянно происходит в полном объеме, предназначенная для установки и сброса бита в регистре ISR механизма распределенных прерываний.

2.4 баланс постоянного тока (direct current balance): Условие, которое выполняется в том случае и только в том случае, когда разница между количеством единиц и нолей в 20 подряд идущих битах - не более двух и в любой момент времени передается не более 5 единиц или нулей подряд.

2.5 буфер передачи хост-системы (host transmit buffer): Область памяти хост-системы, предназначенная для хранения данных перед их передачей в канальный интерфейс.

2.6 буфер приема хост-системы (host receive buffer): Область памяти хост-системы, предназначенная для хранения данных после их приема из канального интерфейса.

2.7 входной порт (input port): Принимающая часть канального интерфейса.

2.8 выходной порт (output port): Передающая часть канального интерфейса.

2.9 групповое широковещание (multicast): Передача одного и того же пакета последовательно только нескольким заранее определенным узлам сети - группе узлов.

2.10 декодирование (decoding): Преобразование последовательности битов в первоначальную последовательность битов.

2.11 десериализация (de-serialisation): Преобразование последовательного потока битов в параллельный поток данных.

2.12 джиттер (jitter): Размах случайных смещений фронта импульсного сигнала во времени.

2.13 диаграмма состояний (state diagram): Графическое представление множества состояний и условий переходов машины состояний канального интерфейса в виде размеченного ориентированного графа, вершины которого - состояния интерфейса, ребра - переходы из одного состояния в другое, а метки ребер - условия перехода из одного состояния в другое и предназначенное для математического моделирования канального интерфейса.

2.14 идентификатор назначения (destination identifier): Поле фиксированного размера, размером в один или два символа в составе адреса получателя пакета.

2.15 информационный символ (normal-character): Символ данных, или EOP-символ, или EEP-символ.

2.16 источник (source): Узел или маршрутизирующий коммутатор, отправляющий пакет.

2.17 кабельная сборка (cable assembly): Два идентичных соединителя, соединенные кабелем определенной длины.

2.18 канал (link): Двунаправленное соединение между источником и получателем бортовой вычислительной сети, предназначенное для передачи и приема потоков данных и управляющей информации.

2.19 канальный интерфейс (link interface): Интерфейс между каналом SpaceWire (GigaSpaceWire) и хост-системой.

2.20 кодирование (сoding): Преобразование исходного набора битов к новому набору битов по определенному алгоритму.

2.21 кодовая последовательность (code sequence): Последовательность из 10 битов - результат 8b-, 10b-кодирования 8b-символа.

2.22 логический адрес (logical address): Идентификатор, однозначно специфицирующий получателя пакета или регион получателя пакета.

2.23 маршрутизирующий коммутатор (routing switch): Коммутатор, соединяющий несколько каналов и перенаправляющий пакеты из одного канала в другой.

2.24 машина состояний (state machine): Математическая абстракция, модель, имеющая определенное конечное число возможных состояний и находящаяся в каждый момент времени только в одном из множества возможных состояний, предназначенная для анализа и описания работы и использования при реализации канального интерфейса.

2.25 наполнитель (filler): Компонент из политетрафторэтилена, предназначенный для заполнения промежутков между изолированными сигнальными проводами или витыми парами и для обеспечения стабильности характеристик кабеля по его длине.

2.26 обмотка (binder): Лента, охватывающая один кабель или более и предназначенная для удержания этих кабелей в фиксированном положении.

2.27 пакет (packet): Последовательность информационных символов, состоящая из адреса назначения, передаваемых данных и символа конца пакета.

2.28 передатчик (transmitter): Электронное устройство, входящее в состав канального интерфейса и предназначенное для передачи битовых потоков в физическую среду канала бортовой вычислительной сети.

2.29 полнодуплексный канал передачи данных (full-duplex data link): Канал передачи данных, предназначенный для поддержания передачи сигналов одновременно в двух направлениях.

2.30 получатель (destination): Узел, для которого предназначен пересылаемый пакет данных.

2.31 путевой адрес (path address): Последовательность, состоящая из одного или нескольких символов данных и предназначенная для указания маршрута продвижения пакета данных по сети от источника к получателю.

2.32 приемник (receiver): Электронное устройство, входящее в состав канального интерфейса и предназначенное для приема битовых потоков из физической среды канала бортовой вычислительной сети.

2.33 протокол (protocol): Упорядоченная последовательность действий в сетях SpaceWire-RUS, предназначенная для решения определенных задач межприборного информационного обмена и комплексирования бортовых систем космического аппарата.

2.34 сериализация (serialisation): Преобразование 10-битной кодовой последовательности в последовательный поток битов.

2.35 сетевая коллизия (network collision): Конфликт двух пакетов, переданных разными передатчиками в один и тот же канал одновременно, приводящий к потере или искажению данных пакетов.

2.36 сетевой уровень (network level): Уровень стека протоколов SpaceWire, определяющий узлы, маршрутизирующие коммутаторы и механизмы передачи пакетов по сети.

2.37 сеть (network): Совокупность устройств, соединенных между собой посредством исключительно каналов или каналов и маршрутизирующих коммутаторов.

2.38 сигнальный уровень (signal level): Уровень стека протоколов SpaceWire-RUS, определяющий характеристики электрических сигналов, методы их кодирования и передачи по физической среде.

2.39 символ (character): Управляющий символ или символ данных.

2.40 символ данных (data character): Минимальная смысловая единица информационного обмена, кодируемая 1 байтом данных для передачи по каналу.

2.41 символьный уровень (character level): Уровень стека протоколов SpaceWire, определяющий преобразование символов данных, а также управляющих символов и кодов в битовый поток.

2.42 символьное выравнивание (character alignment): Процедура установки границы между принимаемыми из канала кодовыми последовательностями.

2.43 системное время (system time): Время, формируемое бортовой центральной вычислительной машиной космического аппарата и предназначенное для реализации действий по управлению космическим аппаратом, его системами и элементами в определенной последовательности и с определенными интервалами.

2.44 скос (skew): Разница во времени между фронтами двух сигналов, которая возникает при передаче этих сигналов по реальному каналу.

2.45 соединение по типу точка-точка (point to point): Соединение только двух узлов, или только двух маршрутизаторов, или одного узла и одного маршрутизатора.

2.46 скорость передачи данных (data signalling rate): Число битов управляющих символов и символов данных, переданных по каналу в единицу времени.

2.47 список назначения (destination list): Список идентификаторов назначения, предназначенный для формирования адреса назначения пакета.

2.48 стек (stack): Иерархический набор протоколов, предназначенный для организации высокоскоростного межприборного информационного обмена и комплексирования бортовых систем космических аппаратов.

2.49 сторожевое условие (guarded condition): Необходимое и достаточное условие перехода из одного состояния в другое.

2.50 счетчик кредитов передачи (credit counter in the transmitter): Счетчик, входящий в состав каждого передатчика, предназначенный для подсчета количества информационных символов (кредитов), которые могут быть переданы данным передатчиком на другую принимающую сторону канала.

2.51 таблица переходов (table listing the exit conditions from each state): Представление машины состояний канального интерфейса в виде таблицы, в одном из столбцов которой представлены ее возможные состояния, а в другом - условия переходов из одного состояния в другое, предназначенное для математического моделирования канального интерфейса.

2.52 тайм-аут (time-out): Отрезок времени между двумя событиями.

2.53 тайм-аут разъединения (disconnect timeout): Максимально допустимый отрезок времени между двумя последовательными изменениями на линии данных и линии строба.

2.54 тайм-аут соединения (connection timeout): Отрезок времени, предназначенный для определения выполнения или невыполнения конкретного условия.

2.55 тайм-аут сброса D и S (D and S reset timing): Предварительно установленный отрезок времени между сбросом сигнала данных и сигнала строба.

2.56 узел (node): Сетевой абонент - источник и/или получатель пакетов и широковещательных сообщений, реализующий интерфейс между сетью SpaceWire и приложением, использующим сервисы сети.

2.57 управляющий код (control code): Последовательность из двух символов (ESC-символа и следующего за ним управляющего символа - FCT-символа или символа данных), предназначенная для передачи управляющей информации по каналу.

2.58 управляющий символ (control character): Символ, предназначенный для передачи управляющей информации по каналу.