SpaceVPX(VITA 78)와 상호 연결의 세계

Sep 17, 2023

수십 년 동안 개방형 시스템 아키텍처와 개방형 표준은 개방적이고 핵심적이며 잘 정의된 인터페이스 개발을 통해 항공우주 및 방위 애플리케이션 분야의 최종 사용자에 대한 혁신을 가속화하는 데 도움을 주었습니다. 오늘날 우주 시스템 설계자와 개발자는 사용자 요구에 따라 상호 연결 솔루션을 생성하는 슬롯 프로필 및 모듈 프로필 레벨 빌딩 블록을 통해 OpenVPX(VITA 65.0) 아키텍처를 활용하는 SpaceVPX(VITA 78) 표준을 실제로 수용하고 있습니다.

VPX 및 SpaceVPX 상호 연결 설계자와 함께 SpaceVPX의 기본 사항을 살펴보세요. 표준의 기원, SpaceVPX와 OpenVPX의 장점, 표준에 대한 최근 변경 사항, 비용을 절감하고 보다 강력한 공급망을 생성하며 향후 확장 경로를 유지하는 표준 상호 연결의 중요성에 대해 알아보세요.

SpaceVPX는 슬롯 프로필과 모듈(프로토콜) 프로필에서 플러그인 카드(PIC)를 생성하기 위한 표준입니다. 결과적으로 이러한 빌딩 블록은 상호 연결된 하위 시스템과 시스템을 만듭니다. NGSIS(Next Generation Space Interconnect Standard)의 후원으로 개발된 이는 정부-산업계 협력의 결과입니다. SpaceVPX의 주요 목표는 미래 우주 시스템의 제약인 대역폭을 비용 효율적으로 제거하는 것입니다.

SpaceVPX는 VITA(VMEbus International Trade Association) OpenVPX 표준을 기반으로 하며 우주 애플리케이션에 대한 표준을 확장하는 향상된 기능을 제공합니다.

NGSIS 팀은 OpenVPX 표준 제품군을 새로운 SpaceVPX 표준의 물리적 기준으로 선택했습니다. VPX는 극한 환경에서 사용하기에 적합한 견고하고 전도 냉각 기능을 갖춘 3U 및 6U 폼 팩터를 모두 지원하기 때문입니다. OpenVPX의 인프라를 통해 지상에서 SpaceVPX 프로토타입을 제작하고 테스트할 수도 있습니다.

SpaceVPX는 여러 표준을 기반으로 구축되었으며, 그 중 일부는 ANSI(American National Standards Institute)/VITA 및 ECSS(European Cooperation for Space Standardization) OpenVPX 제품군의 일부입니다.

OpenVPX는 시스템 아키텍처 세트를 지정하는 VPX 내의 정의된 시스템 구현 세트입니다. OpenVPX는 데이터, 제어, 유틸리티 및 확장의 네 가지 주요 상호 연결 평면에서 연결을 구성합니다.

데이터 플레인데이터 플레인은 페이로드와 임무 데이터를 전달하기 위해 모듈 간에 고속 멀티기가비트 패브릭 연결을 통합합니다.

제어 평면패브릭 연결이기도 한 제어 평면은 일반적으로 용량이 적으며 페이로드 내의 구성, 설정, 진단 및 기타 운영 제어 기능과 저속 데이터 전송에 사용됩니다.

유틸리티 평면유틸리티 플레인은 시스템 작동에 필요한 전원 시퀀싱, 저수준 진단, 클럭 및 기타 기본 신호를 위한 기본 모듈 기능의 설정 및 제어를 제공합니다.

확장 평면확장 평면은 유사한 인터페이스를 사용하는 모듈 간의 별도 연결로 사용되거나 버스나 링과 같은 보다 제한된 토폴로지에서 기존 인터페이스를 연결하는 데 사용될 수 있습니다.

이러한 플레인의 일부로 정의되지 않은 핀은 일반적으로 사용자 정의되며 도터 카드나 메자닌 카드 또는 RTM(후면 전환 모듈)으로의 패스스루에 사용할 수 있습니다. 모듈 재사용을 극대화하려면 동일한 핀을 다른 방식으로 사용하는 모듈을 방해하지 않도록 사용자 정의 핀을 구성할 수 있어야 합니다. 자세한 내용은 ANSI/VITA 65.0을 참조하세요.

공간 활용에 대한 OpenVPX 평가에서는 몇 가지 단점이 드러났습니다. 주요 제한 사항은 완전한 단일 내결함성, 안정성이 뛰어난 구성을 지원하는 데 사용할 수 있는 기능이 부족하다는 점이었습니다. 유틸리티 신호는 버스로 연결되었으며 대부분의 경우 신호 핀을 통해 모듈에 대한 한 세트의 신호만 지원했습니다. 결과적으로 순수 OpenVPX 시스템에는 여러 가지 오류가 발생할 가능성이 있습니다. 또한 VITA 46.11에서는 전체 관리 제어 메커니즘이 완전히 정의되지 않았습니다.

프로토콜 관점에서 볼 때 SpaceWire는 대부분의 우주선에서 지배적인 중간 속도 데이터 및 제어 평면 인터페이스이지만 일반적인 OpenVPX 제어 평면은 우주 응용 프로그램에서 일반적으로 사용되지 않는 PCI(Peripheral Component Interconnect Express) 또는 이더넷입니다. (참고: 기가비트 이더넷은 SpaceVPX 표준의 2022 개정판에 추가되었습니다.)