Протокол обсуждения интерфейса комплекса ПВК и ИУС МКС по линии ETHERNET

Приложение 4
Протокол обсуждения интерфейса комплекса ПВК и ИУС
МКС по линии ETHERNET
В настоящее время реализован описанный в данном протоколе интерфейса
Контрольно-Испытательной Аппаратуры комплекса ПВК (КИА ПВК) и
управляющего блока комплекса - Блока Хранения Телеметрической Информации
(БХТИ). Этот протокол обеспечивает функционирование комплекса в соответствии с
ТЗ.
При условии принятия предложенных форматов РКК «Энергия» и решении
вопросов, сформулированных в конце протокола, данный интерфейс принимается,
как обязательный к соблюдению обеими сторонами.
Связь между МКС-ИУС и комплексом ПВК по линии Ethernet
Эксперимент ПВК состоит из одиннадцати датчиков, и они связаны с
системой получения и накопления данных МКС через управляющие блоки DACU1
или DACU2 и BSTM. Функциональная блок-схема иллюстрирует логическую связь
системы ПВК.
Outside
Pow er
ISS data
acquisition
and
control
system
CWD2
Pow er
Sc. STM
Ethernet
An. STM
Am. Radio
DACU2
BSTM
2x100Gb
Ethernet
CORES
LP
DP
RFA
DFM2
CWD-WP
HUB
Storage for
180 days
CWD1
Pow er
DACU1
Ethernet
Ethernet
SAS3
Inside
LP
DP
DFM1
CWD-WP
Outside
Функциональная блок-схема системы ПВК
Компьютер BSTM системы PWC имеет 10 МГц интерфейс Ethernet для
передачи принятых данных в течение сессии коммуникации. Интерфейс Ethernet
отвечает всем требованиям стандарта.
Компьютер BSTM принимает команды от МКС, и посылает данные в
направлении МКС. BSTM передаёт команды дальше, к DACU-1/2, и DACU-1/2
управляют экспериментами. DACU-1/2 используют линии RS422 или
последовательные линии RS232.
Коммуникация
TCP/IP
предпочтительна.
Чтобы
осуществлять
двунаправленную связь, BSTM имеет две программы сервера. Они ждут связи от
стороны МКС. После того, как связь с программой клиента МКС установлена, одна
программа на стороне BSTM признает, что команды формирует МКС, другая
посылает данные на МКС. Предложенные номера порта - 5198 для команд и 5199
для данных. Номера портов компьютеров PWD (BSTM, DACU1, DACU2, SAS3)
должны быть определены! Они не должны находиться в противоречии с другими
узлами на МКС.
Число передаваемых байтов в блоке 286, даже если значащая информация меньше. Часть приемника имеет буфер входа 286 байтов, и собирает полный буфер
данных перед оценкой его содержания. Есть немного информации в буфере данных,
который позволяет, чтобы обнаружить ошибочный буфер. В случае ошибки данных
нет никакой потребности и никакой возможности возвратить потерянную
информацию. Детальное описание ситуации сбоя является несущественным для IP
связи Ethernet между МКС и ПВК.
Следующие детали определяют структуры данных связи, команды включения
и управления экспериментами, и структуры данных научных экспериментов. МКС
использует стандарт предложенный Консультативным Комитетом по Космическим
Системам Данных, структуры данных (CCSDS) для ТМ (см. иллюстрацию 6. и Табл.
7 .) и для TC (см. иллюстрацию 7. и Табл. 7.) в Ethernet коммуникация TCP/IP в
обоих руководствах. Форматы ТМ файлов HDD также выполняют требования
CCSDS:
Компьютер BSTM посылает команды включения, связанные с
экспериментами к обоим устройствам DACU, кроме того, пересылаются
телекоманды к нескольким экспериментам. Описание каждого эксперимента
содержит подробную информацию о структуре его телекоманд. Команды
передаются как часть данных сообщения структуры ТМ.
Name
Length
Description
Remark
in bytes
PID
2
Process ID
(experiments number * 16 ) + 0x880C
Seq
2
sequence count
increasing value | 0xc000
Len
2
data length
length of data bytes – 1, max value is 260
Sec
1
Seconds
seconds in time stamp: value = 0 – 59
Min
1
Minuets
value = 0 – 59
Hour
1
Hour
value = 0 – 23
Day
1
Day
value = 1 – 31
Month
1
Month
value = 1 – 12
Year
1
Year
value = 0 corresponds to year 1900
Type
4
packet type
always = 0x30000020
HK/Sc
1
Housekeeping
housekeeping = 0. science data = 0x20
SID
1
structure identification.
values are described by the experiments
Data
261
Payload
number of used bytes = len + 1
Табл. 1. Формат структуры данных
Number
Number
of words
of words
1ACF
CF1A
15
15
0
1
14
14
0
1
13
13
0
0
12
12
1
0
11
11
1
1
10
10
0
1
9
9
1
1
8
8
0
1
2
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
Packet ID 3
Packet ID 3
15
1
1
14
0
0
13
0
0
12
1
0
11
1
1
10
9
8
7
6
5
4
3
1
Sync. Words 1
Sync.FC1D
Words2
1DFC
Version Number
Version Number
Type (1 command)
Type (0 telemetry)
Packet 4
Packet
Seq.Cntrl 4
Seq.Cntrl
Packet
Packet
Length
Length
15
15
1
1
14
14
1
1
13
13
12
12
11
11
1
0
5
5
0
0
0
0
4
4
3
3
0
1
0
1
9
9
8
8
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
Unit PID
Unit PID
10
10
1
2
2
0
0
0
0
Packet Category
Packet
Category
Private
= 1100
Private = 1100
7
7
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
Sequence Count
Sequence Count
Segmentation Flag
Segmentation Flag
5
5
n (max. 261) = Packet Length in bytes of Data Field -1
n (max. 261) = Packet Length in bytes of Data Field -1
seconds
seconds
days
days
Onboard Time
Onboard Time
Onboard Time
Onboard Time
years
years
Onboard Time
Onboard Time
months
months
minutes
minutes
Data
Data
7
7
Field
Field
8
8
9
9
0
0
10
10
0
0
Format ID 11
Format ID 11
15
15
15
12
15
7
Cmd
Words
Data
Words
1
6
6
0
Data Field Header
Data Field Header
6
6
Header
Header
7
7
12
D
a
D t
Packet(Service) Type
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0Type 0
0
0 a a
Packet(Service)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
t
PAD Field
Packet SubType
x
x
x PAD
x Fieldx
x
x
x a F
0
1 Packet
1 SubType
0
0
0
0
x
x
x
x
x
x
x
x
0
1
1
0
0
0
0
i
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
e
F
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Task
x
x
x
x
i l
Structure Identification SID
Pck tSourcet
t
t
x
x
1/0
x
Structure Identification SID
s
s
s
s
e d
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 l
HK/Science Switch
d
Data Byte 2nd
Data Byte 1st
Command Data Word 1st
14
6
13
5
12
4
11
3
6
5
4
3
kGenerated byData
Byte 4th
Sensors/DACUs
k
102
Data Byte k
91
80
77
66
55
44
Source Data word 1st
Byte 2nd PC
GeneratedData
by Control
7
hours
hours
2
1
0
7
6
33
2 2
1 1
0 0
1
0
Data Byte 1st
5
4
Command Data Word j.
Source Data word j.
CRC control word
3
2
Data Byte 3rd
Data Byte (k-1)
Where:
Where:
(k - 3)*2
Field
Length
bytes
(k-3)*2
DataData
Field
Length
in in
bytes
Task:
0 Command & parameters + DW(s)
j=(((k-3)-6)*2)-1,
Bytes
of Source
Data
Source: 0 Simulated
Experiment
j=(((k-3)-6)*2)-1,
Bytes
of Source
Data
1 Set analog
outputs
n=((k-3)*2)-1,
Packet
Length
in
bytes
12 Activate
Analog Slow
TM Mode CORES
n=((k-3)*2)-1,
Packet Length in bytes
Burst
Generated by
n=j*2+12-1,
Packet
Length
in
bytes
2
Bit
Serial
TM
n=j*2+12-1,
Packet Length in bytes
3 Activate Burst Mode SAS3
Command
Sensors
or DACUs
Max.(k-12)=262/2
Max.Number of TM words
34 Power
Amateur
Radio (>
Channel
On/Off
DB1)
4 Onboard
EthernetOn
Words
x
don't care
0 Off, 1..0xFF
x
don't care
5 Test On/Off (> DB1)
0 Off, 1..0xFF On
Unit PIDs: BSTM=0,
DACU1=1, DACU2=2,
SAS3=3,
Unit PIDs: BSTM=0, DACU1=1, DACU2=2, SAS3=3,
6 Test Command with DW(s)
CCSDS
LP-1=4,
LP-2=5,
DP-1=6,
DP-2=7,
LP-1=4, LP-2=5,
DP-1=6,
DP-2=7,
7 Set Visibility DB1 &requirement
DB2
RFA=8
DFM-1=9, DFM-2=10,
CORES=11,
RFA=8,
DFM-1=9, DFM-2=10, CORES=11,
DB1: On/Off - 1/0
CWD-WP-1=12,
CWD-WP-2=13;
CWD-WP-1=12,
CWD-WP-2=13;
DB2: 2 Bit Serial;
3 Amateur Radio CCSDS
4 Onboard Ethernet
requirement
CCSDS
8 Load Simulated Science
Data
Composition of TM Packets
control words
Composition of Command Packets
Схема связи «Обстановка 1-й этап»
Соединитель BSTM: XB5
Pin
Signal
Тип: PC19
Designation
Remark
1
ULT+
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 2 shield 1
2
ULT-
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 1 shield 1
3
ULR+
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 4 shield 1
4
ULR-
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 3 shield 1
5
ULTD+
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 6 shield 2
6
ULTD-
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 5 shield 2
7
ULRD+
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 8 shield 2
8
ULRD-
Twisted pair Ethernet1 to ICS
Twisted with 7 shield 2
13 KC8
Connection test XB4-XB5
43, 44 test proper
connection
14 KC8
Connection test XB4-XB5
43, 44 test proper
connection
9
10
11
12
15
16
17 Shield
18 Case
19 Case
Описание Ethernet
Стандарт
Ethernet
использует
кодировку/декодировку
Манчестер
<http://www.interfacebus.com/Definitions.html> . Доступ производится через, контроль
коллизий (CSMA_CD) <http://www.interfacebus.com/Definitions.html>. Область
Преамбулы: комбинация 56 бит единиц и нолей, которые используются, чтобы
синхронизировать часы приемника к поступающему пакету данных. Область SFD:
Область Разделителя Структуры Начала, указывает начало структуры; [10101011].
Пакет Ethernet
10BaseT имеет способность работать со скоростью в 10M биты/секунда.
[100M биты/секунда.] для передачи по экранированной витой паре (STP) или
неэкранированной витой пара (UTP) кабель (на 100 омов), который формирует
архитектуру Ethernet. Устройства, принадлежащие этой подсистеме требуют
взаимосвязи через соединители RJ45-типа и кабели витой пары (не хуже 28 AWG), и
должны соответствовать спецификации IEEE802. Этот соединительный провод пункт-к-пункту, обычно в топологии звезды. Обычно это работает на дистанциях до
100 метров. Обычно формируемый в конфигурации звезды. 10BaseT в минимуме
использует "Категорию 3". [Номинально] кабельный импеданс на 100 омов должен
быть между 85 и 115 омами и иметь по крайней мере 2 перевива на фут. Общее
количество устройств на единственной цепи - 2. 100Base-TX использует 2 пар Cat5
UTP, или 2 пары 150 омов оградили уравновешенный кабель как определено
Международной
Организацией
по
Стандартизации/МЕЖДУНАРОДНОЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ КОМИССИЕЙ 11801. С 100Base-TX одна проводная
пара используется для передачи, другая пара для обнаружения коллизий.
Использования 100Base-T4 4 пар Кота. 3, 4, или 5 UTP в топологии звезды на
максимальном расстоянии 100 метров в долю на соединителях RJ45 25Mbps в
проводную пару].
Витая пара Ethernet - типа 10BASE-T
Витая пара система Ethernet использует более чем двух пар проводов, одна
пара, использовала для, приёма данных, и другая пара, используемая для передачи
данных. Два провода в каждой паре должны быть свиты вместе на полную длину,
что является стандартной техникой, используемой, чтобы улучшить, несущие
особенности проводной пары.
Иллюстрация 4. Соединение компьютера к витой паре Ethernet.
Компоненты Витой пары
1.
Среда сети. Система Ethernet витой пары была разработана, чтобы
позволить на расстоянии до 100 метров , использовать современные "телефонные
витые пары" класса голоса, которые удовлетворяют «Категории EIA/TIA Три»
проводных спецификаций и следуют правильной схеме разводки. Максимальная длина
доли на вашем участке может быть короче или более длинна в зависимости от качества
витой пары в вашей системе.
Существуют тестеры витых пар, Ethernet, которые позволяют Вам проверять
электрические особенности кабеля, который Вы используете, видеть, удовлетворяет ли
он важным электрическим спецификациям. Эти спецификации включают
перекрестную связь сигнала, которая является количеством сигнала, который
пересекает между получением и передавать пар, и ослабление сигнала, которое
является количеством потери сигнала, с которой сталкиваются на доле. Передаваемый
и принимаемый сигналы данных на витой паре поляризованы. Соединяя интерфейс
витой пары с центром ретранслятора эта полярность должна быть сохранена, так,
чтобы положительный терминал в одном конце доли был связан с положительным
терминалом в другом конце.
2.
MAU. Соединяя две витых пары MAUs вместе по доле, передающие
провода одного MDI должны быть присоединены к принимающим проводам другого
MDI, и наоборот. Для случая соединения только двух компьютеров Вы можете сделать
это, сделав специальный "пересекающийся" кабель на RJ-45 где передающие контакты
разъёма на одной стороне соединены с принимающими контактими на другой стороне.
При наличии многих сегментов сети в здании намного легче соединить разъёмы
прямым образом через многопортовый повторитель. Витая пара стандарт Ethernet
рекомендует этот подход, и заявляет, что каждый порт центра, который пересечен
внутренне, должен быть отмечен с "X". MAUs Витой пары посылают специальный
пульс связи друг другу по сегменту витой пары, когда сегмент свободен. Продавцы
могут обеспечить световой индикатор связи на MAU и если огни связи на обоих,
MAUs горят, когда Вы соединяете сегмент, тогда Вы имеете признак, что сегмент
работает правильно.
Сегмент витой пары
Ethernet называется как сегментом связи в
спецификациях Ethernet. Сегмент связи формально определен как пункт-к-пункту
дуплексная среда, которая соединяется два и только два MDIs. Фраза "полная
дуплексная" означает, что есть отдельные линии для того, чтобы послать и получать
данные. Наименьшая сеть, построенная с сегментом связи состояла бы из двух
компьютеров, один в каждом конце доли связи.
Более типичная установка использует многопортовые ретрансляторы, также
названные "центрами" или "концентраторами", для того, чтобы обеспечивать связь
ретранслятора между большим числом сегментов связи. Вы соединяете MAU в
интерфейсе Ethernet в вашем компьютере к одному концу сегмента связи, и другой
конец доли связи связан с MAU в центре ретранслятора. Тем путем Вы можете
приложить так много долей связи с их связанными компьютерами, поскольку Вы
имеете порты центра, и компьютеры все общаются через центр ретранслятора.
В любой витой паре система Ethernet с больше чем двумя компьютерами, Вы
нуждаетесь в многопортовом центре ретранслятора, чтобы соединить
индивидуальные сегменты вместе; центр с пятью портами показан на фигуре.
Четыре из портов снабжены витой парой MAUs и витая пара гнезда RJ-45 как MDIs.
Пятый порт может быть связан или с тонкой долей Ethernet, или с навесным MAU,
используя соединитель AUI с 15 пинами.
Общие ошибки, соединяя компьютер с долей витой пары состоят в том,
чтобы использовать широко доступный “серебряный атлас” кабель, который
соединяет телефоны на стене офиса. Проблема состоит в том, что серебряный кабель
для телефонов не имеет витых пар, и имеет следствием чрезмерную перекрестную
связь сигнала и много "мнимых коллизий". Этой проблемы можно избежать при
использовании только витой пары, сертифицированной для в системе Ethernet, чтобы
сделать связь между MAU в компьютере или центре и остальной части сегмента.
Шина Ethernet 10BaseT линии
Ethernet 10BaseT (Twisted
Pair)
P
in #
Signal
Name
Funct
ion
1
TD+
2
TD-
3
RD+
4
NC
5
NC
6
RD-
7
NC
8
NC
Transm
it Data
Transm
it Data
Receiv
e Data
No
Connection
No
Connection
Receiv
e Data
No
Connection
No
Connection
Мама RJ-45
Нерешенные вопросы в связи между BSTM и IUS
1.
заранее.
IP Адреса IUS, BSTM и Сервера Времени должны быть определены
2.
Приняты ли ранее предложенные принципы передачи данных - между
IUS и BSTM? Если это принято, должны быть отделенные программы сервера в IUS
для приёма и передачи, один для того, чтобы загрузить телеметрию (наука и
домашнее хозяйство) данные, и второе, чтобы передать команды Obstanovka (BSTM,
DACU-s, эксперименты).
3.
Действительно ли фиксированная длина пакета является подходящей
для коммуникации? Длина 286 байтов и структуры данных, в соответствии с
международным стандартом CCSDS определенный ранее.
4.
Сторона BSTM пробует соединиться периодически, чтобы
соединиться с сервером IUS. Как только связь установлена, передача собранных
данных будет начата на стороне, собирающей данные. BSTM всегда готов принять
команды после установления связи. Если связь прерывается, BSTM пробует
установить её снова с периодом 5 секунд.
5.
Предложенные IP номера порта - 5198 для загрузки данных и 5199
для команд.