 |
Основные проблемы использования проводных интерфейсов передачи данных.
|
|
|
|
Аннотация
Введение
Искусственные спутники Земли — космические летательные аппараты, выведенные на околоземные орбиты, представляющие собой сложные систем, предназначенные для решения различных научных и прикладных задач, состоящие из различных электронных устройств таких как всевозможные датчики, предоставляющие данные об обстановке на аппарате, блоки электроники и т.п.
В свою очередь практически каждое такое устройство состоит из электронных модулей. На данный момент для обмена информацией между такими модулями используются традиционные проводные соединения – шлейфы.
Передача информации внутри электронным устройств, между его модулями, никак не регламентирована. Производитель устройства сам определяет топологию сети, протокол, физический уровень. Во всех устройствах на космических аппаратах используются традиционные проводные не высокочастотные интерфейсы передачи данных (МКО-1 МГц)
Традиционный способ соединений, несмотря на давнее применение и наличие отработанной реализации, обладает рядом недостатков: прокладка и монтаж проводных соединений являются высоко трудозатратными, следовательно, перенастройка сети и внесение изменений также требуют дополнительных трудозатрат, экранирование проводов не является идеальным, что повышает вероятность внесения помех в работу модулей и восприимчивость к стороннему излучению, для повышения электромагнитной совместимости происходит оптимизация толщины экранирующего слоя путем отработочных испытаний, которые опять же вносят дополнительные трудозатраты, таким же путем осуществляется оптимизация диаметра проводника, в конце концов массогабаритные показатели конечной системы ухудшаются из-за наличия большого числа проводов, необходимости их резервирования и увеличения толщины экранирующего слоя.
|
|
|
Для решения данных проблем было предложено лабораторией космического эксперимента НГУ и ОА «ИСС» разработать беспроводной интерфейс передачи между модулями электронного устройства.
В настоящее время существует огромное множество беспроводных интерфейсов, работающих в различных частотных диапазонах, большая часть в не лицензируемых бесплатных диапазонах. Также кроме классификации по диапазонам частот, существуют классифицируются по дальности действия–беспроводные персональные сети, беспроводные локальные сети, беспроводные сети масштаба города.
При замене проводного интерфейса беспроводным основной проблемой с которой придется столкнуться это многократные переотражения сигналов внутри экранированного металлического корпуса прибора. Так же необходимо учитывать частотный диапазон, габариты корпусов устройств. Из всего этого следует что необходимо проводить анализ современных интерфейсов с последующим выбором наиболее подходящего по предъявляемым требованиям, моделирование излучения и тестирование реальных устройств с последующей интерпретацией результатов и выбора дальнейшего направления разработки.
Основные проблемы использования проводных интерфейсов передачи данных.
Использование традиционного проводного способа передачи данных сопровождается целым рядом проблем.
Первой из них являются высоко трудозатратные прокладка и монтаж проводных соединений, которые имеются в большом количестве в каждом устройстве, состоящем из модулей. Трудозатратность же преумножается с ростом сложности электронных модулей, с увеличением их количества, проще говоря, с усложнением архитектуры сети передачи информации.
|
|
|
Рис.1 Устройство при монтаже проводных шин.
Следовательно, перенастройка сети в целом и отдельных устройств, то есть внесение изменений в топологию сети и ее работу, также является высоко трудозатратной процедурой.
Второй проблемой использования проводных соединений является экранирование проводов, которое не является идеальным. Из чего следует повышение вероятности внесения помех в работу электронных модулей, при излучении электромагнитной энергии, а также восприимчивость к излучению со стороны модулей.
В связи с этим фактом происходит увеличение толщины экранирующего слоя проводных соединений. Данная процедура осуществляется путем оптимизации толщины экранирующего слоя за счет отработочных экспериментов, которые также приносят дополнительные трудозатраты. Аналогичная процедура оптимизации происходит с диаметром самого проводника.
Третьей и основной проблемой применения проводного интерфейса являются массогабаритные показатели конечной системы, которые ухудшаются из-за наличия большого количества проводов, увеличения толщины экранирующего слоя и толщины самих проводников и необходимости их резервирования
С учетом различных типов устройств, находящихся на искусственном спутнике Земли, а их количество может достигать 310 штук, можно сделать вывод, что, если произвести замену проводных соединений беспроводным интерфейсом передачи данных, можно получить существенный выигрыш в массогабаритных показателях конечной системы, то есть спутника.
В связи с этим, было предложено лабораторией космического эксперимента НГУ и ОА «ИСС» разработать беспроводной интерфейс передачи между модулями(платами) электронного устройства для замены существующих и ныне используемых проводных интерфейсов
|
|
|
