Netzwerktechnologie im Bereich von mehreren Gigabit pro Sekunde für den Weltraum

Space Fibre wurde zum Einsatz mit Nutzlasten mit hohen Datenraten wie etwa Synthetic Apertur Radar und Hyperspektral Optical Imager konzipiert, die Daten mit Raten von mehreren Gbit/s erzeugen. Diese serielle Hochgeschwindigkeits-Datenverbindung ergänzt die Ressourcen des weit verbreiteten Netzwerkstandards Space Wire. Sie sorgt für zehnfach breitere Bandbreite.

Das EU-finanzierte Projekt VHISSI (Very high speed serial interfaces) verfolgte das Ziel, die Forschung an Space Fibre wirksam einzusetzten, um eine Komplettlösung für die Netzwerke an Bord von Erdbeobachtungsmissionen bereitzustellen. Um dieses Ziel zu erreichen, bündelte die europäische Mikroelektronikforschungsgemeinschaft ihre Anstrengungen und holte Generalunternehmer sowie kleine und mittlere Unternehmen ins Boot.

Die sieben Projektpartner von VHISSI konnten mit Erfolg eine experimentellen Chip entwickeln, bei dem das serielle Space Fibre-Kommunikationsprotokoll umgesetzt wird. Mit seiner Konzeption wurden Fehlererkennung, Isolierung und Wiederherstellungsfunktionen in die Hardware integriert. Außerdem gestatten die Dienstgütemechanismen, dass die Bandbreite der On-Board-Kommunikationsnetzwerke präzisiert wird.

Das VHISSI-Gerät bietet eine Space Fibre-Schnittstelle, mit den Geschwindigkeiten der für die Raumfahrt qualifizierten Universalschaltkreise (Field-Programmable Gate Arrays) arbeiten kann, während eine Datenübertragung von 2 Gbit/s aufrechterhalten wird. Zusammen mit einer Routereinrichtung zur Verbindung der Instrumente kann es das Multiplexen von Paketen unterstützen, die Instrumentendaten und Steuer- bzw. Statusinformationen beinhalten.

In einer europäischen Fertigungsanlage wurde eine Serie von VHISSI-Chip-Prototypen gefertigt. Man führte umfassende Tests durch, um sämtliche Betriebsarten abzudecken. Die bei unterschiedlichen Temperaturen und mit verschiedenen Betriebsspannungen erzielten Resultate stellten deren Robustheit unter Beweis. Die Schnittstellen des Chips funktionierten bei der für den Betrieb zu erwartenden Geschwindigkeit, was darauf hindeutet, dass er die Entwurfsziele erfüllt.

Bislang stützte sich die Space Fibre-Technologie auf Anbieter für strahlungstolerante Geräte aus den USA, die jedoch bei europäischen Weltraummissionen nicht eingesetzt werden könnten. Das VHISSI-Projekt hat nun Europa mit einer Technologie für Borddatenverbindungen und Kommunikationsnetze für Raumfahrzeuge ausgestattet, die es ermöglichen wird, dem Wettbewerb auf dem Weltmarkt standzuhalten.