TTEthernet – стандарт бортовой сети космической станции NASA Lunar Gateway
Окололунная космическая станция NASA Lunar Gateway стала уже третьим крупным космическим проектом, в котором в качестве стандарта бортовой сети была выбрана технология Time-Triggered Ethernet (Ethernet с передачей по временно́му расписанию, TTEthernet). В настоящее время TTEthernet уже является стандартом бортовой сети многоцелевого пилотируемого космического корабля Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) и европейской ракеты-носителя Ariane 6. Недавно сетевая технология TTEthernet была ратифицирована космическими агентствами NASA, ESA, CSA и JAXA в качестве стандарта IASIS (International Avionics System Interoperability Standards).
Технология Time-Triggered Ethernet превращает обычный Ethernet в детерминированную сеть с гарантированным временем передачи данных между узлами сети. Это позволяет использовать Ethernet для построения распределенных систем управления «жесткого» реального времени. Технология TTEthernet разработана компанией TTTech (Австрия) и на данный момент является открытым международным стандартом SAE AS6802.
В отличие от офисной сети, распределенная система управления объектом (самолетом, космическим аппаратом, автомобилем, производственной линией) – это сеть заранее известной конфигурации узлов, для которых заранее определены требуемые объемы исходящего и входящего траффика. Это позволяет спланировать время и объем передач между узлами и составить расписание передач – подобно расписанию, например, на железной дороге. Благодаря расписанию сеть становится на 100% детерминированной: доставка заданного объема данных между заданными узлами в запланированный интервал времени гарантирована.
Компания TTTech разработала радиационно стойкую элементную базу TTEthernet – микросхемы абонентского контроллера (end-system) и коммутатора (switch). Микросхемы TTEthernet поддерживают три класса сетевого траффика: высококритичный синхронный траффик с передачей по расписанию (стандарт SAE AS6802), среднекритичный асинхронный траффик с резервированием полосы пропускания (стандарт ARINC 664) и некритичный асинхронный траффик обычного Ethernet (стандарт IEEE 802.3). При этом асинхронные передачи данных Ethernet и ARINC 664 не влияют на расписание синхронных передач данных.
Микросхемы абонентского контроллера и коммутатора поддерживают отказоустойчивые сетевые архитектуры с резервированием до трех каналов и скорости передачи 10, 100 и 1000 Мбит/с. Микросхемы выпускаются в 256-контактом корпусе CQFP c квалификацией QML Level V для диапазона рабочих температур –55…+125 ºС. Параметры радиационной стойкости: устойчивость к воздействию накопленной дозы – 100 Крад (Si), устойчивость к одиночным сбоям (SEU) – до 60 МэВ/см2/мг, устойчивость к эффекту тиристорной защелки (lutch-up immunity) – до 60 МэВ/см2/мг.
В рамках европейского исследовательского проекта SEPHY (Space Ethernet PHYsical Layer Transceiver) завершена разработка микросхемы радиационно стойкого трансивера 10/100 Мбит Ethernet. Трансивер SEPHY будет производиться в Европе и станет полупроводниковым компонентом, полностью свободным от экспортных ограничений США ITAR (International Traffic in Arms Regulations).
На базе радиационно стойких микросхем компания TTTech выпускает квалифицированные по стандартам ECSS (European Cooperation for Space Standardization) модули формата 3U cPCI 3-портового абонентского контроллера и 12-портового коммутатора TTEthernet. Оба модуля содержат интегрированный управляющий процессор LEON2 для мониторинга состояния сетевого элемента. Микросхемы и модули сопровождаются программным обеспечением построения расписания передач данных, конфигурирования сетевых элементов и загрузки расписания в сетевые элементы.