ГОСТ Р 71083-2023

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Космическая техника

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

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

ОКС 49.090

Дата введения 2024-04-01

с правом досрочного применения

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (АО "ЦНИИмаш") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

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 7 ноября 2023 г. N 1343-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ECSS-E-ST-50-11C* "SpaceFibre - Сверхскоростной последовательный линк (ECSS-E-ST-50-11C "SpaceFibre - Very high-speed serial link", MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5 (подразделы 4.2 и 4.3).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

D/К обозначение 8b/10b-кодируемых символов приведено в дополнительном приложении ДА.

Примеры использования Fill-символов в пакете приведены в дополнительном приложении ДБ.

Суммарный джиттер в сети SpaceFibre, его компоненты и расчет максимально допустимых значений компонентов суммарного джиттера в зависимости от значения частоты появления ошибочных битов приведены в дополнительном приложении ДВ.

Графическое представление диаграмм состояний интерфейса SpaceFibre-RUS приведено в дополнительном приложении ДГ.

Графическое представление диаграмм UML интерфейса SpaceFibre-RUS приведено в приложении ДД.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой примененного в нем международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДЕ

5 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 SpaceFibre - 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 Европейское космическое агентство, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространств США, Японское агентство аэрокосмических исследований и Государственная корпорация по космической деятельности "Роскосмос".

Эта технология отвечает современным потребностям решения задач сбора, обработки информации и управления на борту космических аппаратов. Технология SpaceFibre поддерживает интегрирование и тестирование бортовых систем с использованием наземного оборудования. Мониторинг и тестирование бортовых систем, выполненных с применением технологии SpaceFibre, могут быть проведены без необходимости создания отдельного физического интерфейса с бортовой аппаратурой космического аппарата.

SpaceFibre - это сетевая технология с высокоскоростными последовательными полнодуплексными каналами передачи данных, которые могут быть реализованы с использованием электрических и волоконно-оптических кабелей, разработанная для применений на космических аппаратах, включая высокоскоростную обработку данных полезных нагрузок, таких как радары с синтезированной апертурой, мультиспектральные системы формирования изображений и быстродействующие блоки массовой памяти.

Технология SpaceFibre расширяет и дополняет возможности широко распространенной технологии SpaceWire, предоставляя более высокоскоростные - до 20 Гб/с и выше - каналы передачи данных, а также встроенные в состав протоколов интерфейса SpaceFibre протоколы высокоэффективных методов обеспечения качества сервиса и методов обнаружения ошибки, локализации и восстановления, что значительно упрощает использование технологии SpaceFibre, обеспечивая ее существенные преимущества относительно технологии SpaceWire на уровне сети, поскольку она не требует применения сложных, ограничивающих производительность системы программных протоколов.

Интерфейс SpaceFibre обратно совместим с интерфейсом SpaceWire (см. [1]) на пакетном уровне стека протоколов интерфейсом SpaceWre, в результате чего обеспечивается простая связь между интерфейсами SpaceWre и SpaceFibre и существующие устройства SpaceWre могут быть интегрированы в сеть SpaceFibre, получая при этом возможность использования преимуществ от совместной работы, а также возможность использования техник QoS и FDIR.

Технология SpaceFibre-RUS способствует обеспечению современных тактико-технических характеристик перспективных российских космических аппаратов, конкурентоспособности на мировом рынке космических технологий и услуг, развитию международного сотрудничества в космической области с другими странами, совместимости и унификации однотипной по назначению аппаратуры космических аппаратов, производимой российскими организациями. Развитие и внедрение технологии SpaceFibre-RUS поддерживается Государственной корпорацией по космической деятельности "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 SpaceFibre-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 случаях, в которых его применение предписано требованиями технического задания, а также в ходе выполнения международных договоров и реализации международных проектов и программ при взаимном согласии всех заинтересованных сторон.

     2 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 адрес получателя (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 активная линия (active lane): Однонаправленная или двунаправленная линия, находящаяся в состоянии Active.

2.3 асимметричный линк (asymmetric link): Линк мультилинии, включающий одну или более однонаправленных линий.

2.4 амплитуда оптической модуляции (optical modulation amplitude): Разница между абсолютными величинами оптической мощности, соответствующей логической единице, и оптической мощности, соответствующей логическому нулю.

2.5 битовый интервал (bit interval): Длительность передачи одного бита с помощью последовательного интерфейса.

2.6 битрейт (bit rate): Количество битов, используемых для передачи или обработки данных за одну секунду.

2.7 виртуальная сеть (virtual network): Логическая сеть, которая работает параллельно с другими логическими сетями в одной физической сети.

2.8 виртуальный канал (virtual channel): Независимый канал, который может передавать информацию по отдельно взятому линку параллельно с другими независимыми каналами передачи информации.

2.9 виртуальный канал в готовности (ready virtual channel): Виртуальный канал с готовыми для передачи данными и готовым для приема этих данных местом во входном буфере виртуального канала на удаленной стороне линка.

2.10 возвратные потери (return loss): Величина, характеризующая согласование линии передачи с входом приемника, которая вычисляется следующим образом:

,                                                       (1)

где RL - возвратные потери, дБ;

- напряжение отраженного сигнала от входа приемника, В;

- напряжение падающего сигнала на вход приемника, В.

2.11 входной порт (input port): Принимающая часть порта.

2.12 выходной порт (output port): Передающая часть порта.

2.13 двунаправленная линия (bi-directional lane): Активная или неактивная линия с выставленными битами конфигурации TX_EN и RX_EN на каждой из обеих сторон ее линка и предназначенная для передачи информации в обоих направлениях линка, если она находится в активном состоянии.

2.14 декодирование (decoding): Преобразование закодированного набора битов обратно в исходный набор битов до кодирования.

2.15 десериализатор (deserialiser): Модуль, предназначенный для преобразования последовательности битов из последовательного потока битов в параллельные данные.

2.16 десериализация (de-serialisation): Преобразование последовательного потока битов в параллельные данные.

2.17 джиттер (jitter): Отклонения значений параметров периодичности передаваемого периодичного сигнала от первоначальных заданных значений.

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

2.19 диспаритет (disparity): Разность количества единиц и нулей в битовом потоке.

2.20 доступная пропускная способность (available bandwidth): Количество слов данных или управляющих слов, переданных по линку от всех виртуальных каналов, с момента последнего обновления значения кредита пропускной способности.

2.21 драйвер (driver): Электронная схема, предназначенная для передачи сигналов по конкретной среде передачи данных.

2.22 единичный интервал (unit interval): Минимальный интервал времени, которому кратны значащие интервалы времени цифрового сигнала данных.

2.23 зарезервированная пропускная способность (reserved bandwidth): Часть пропускной способности линка, выделенная для использования конкретному виртуальному каналу.

2.24 инициализирующая comma (Initialisation comma): Управляющий код К28.5.

2.25 интерфейс SpaceFibre (SpaceFibre interface): Интерфейс, предназначенный для передачи и приема информации по SpaceFibre линку.

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

2.27 использованная пропускная способность (used bandwidth): Количество слов кадров данных, переданных конкретным виртуальным каналом, включая разделители кадров, с момента последнего обновления значения кредита пропускной способности.

2.28 кадр (frame): Кадр данных, широковещательный кадр или ldle-кадр.

2.29 кадр данных (data frame): Сегмент символов N-Char и Fill-символов одного или более пакетов, которые инкапсулированы с помощью слова SDF в каждой линии в начале сегмента и с помощью слова EDF в каждой линии в конце этого сегмента.

2.30 кодирование (coding): Преобразование набора битов в другой набор битов, более подходящий для передачи по среде передачи данных.

2.31 конфигурационный порт (configuration port): Порт в маршрутизаторе или узле, предназначенный для обеспечения доступа к конфигурационному узлу.

2.32 конфигурационный узел (configuration node): Узел, который является частью маршрутизатора и предназначенный для обеспечения конфигурации этого маршрутизатора.

2.33 корректный символ (valid symbol): Символ, который не создает ошибку диспаритета и который присутствует в таблицах 8b/10b-декодирования.

2.34 коэффициент контрастности оптического передатчика (extinction ratio): Величина, равная отношению минимального уровня мощности оптического сигнала, соответствующего логическому нулю, к максимальному уровню мощности оптического сигнала, соответствующего логической единице, на данном оптическом сегменте.

2.35 кредит пропускной способности (bandwidth credit): Величина пропускной способности линка, аккумулированной виртуальным каналом.

2.36 линия (lane): Физическое соединение SpaceFibre между двумя устройствами.

2.37 линия в горячем резерве (hot redundant lane): Активная линия, по которой разрешена передача данных, которая не является линией передачи данных, но готова для замены линии передачи данных в случае ее отказа.

2.38 линия передачи данных (data-sending lane): Активная линия, по которой разрешена передача данных и которая при поступлении от слов уровня звена данных передает их на линию приема данных на дальней стороне линка.

2.39 линия, по которой разрешена передача данных (transmit enabled lane): Линия, на ближней стороне линка которой бит конфигурации TX_EN выставлен равным единице.

2.40 линия, по которой разрешен прием данных (receive enabled lane): Линия, на ближней стороне линка которой бит конфигурации RX_EN выставлен равным единице.