CN105514707B - 提高SpW网络传输抗干扰性能的方法及其验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高SpW网络传输抗干扰性能的方法，基于SpW网络协议标准ECSS‑E‑50‑12C定义的电缆，将电缆集收发端接插件的3号接点用导线直接相连，使得网络收发设备间信号地在同一地平面。本发明还提供了应用上述方法的验证系统，包括：EMC试验环境、静电放电源、测试电脑、链路分析仪以及两个SpW节点设备。在工程应用中，当系统引入干扰，如静电放电，容易引起收发端信号地产生压差，进而引发SpW网络传输中断，网络传输抗干扰性能较弱。本发明针对工程应用中SpW网络传输异常中断的现象，提出了通过改进电缆设计方案，使网络收发端信号地相连，提高了SpW网络传输抗干扰性能，解决了工程应用中存在的安全隐患。

Description

提高SpW网络传输抗干扰性能的方法及其验证系统

技术领域

本发明涉及工程应用中SpaceWire信息网络数据交互的可靠性，具体地，涉及提高SpW网络传输抗干扰性能的方法及其验证系统。

背景技术

SpaceWire(简称为SpW)网络技术是由欧空局、欧洲空间公司和学术界共同制定的，简称ECSS-E-50-12C。它以IEEE-1355－1995和LVDS两个商业标准为基础，在兼顾空间应用特点的条件下，汲取了1394总线、ATM和以太网技术的优点，构建了一种高速、点对点、全双工的串行总线网络。该总线标准致力于航天器有效载荷系统数据和控制信息的处理，以满足未来高性能高速数据传输为目标，提供一种统一的用来连接传感器、数据处理单元、大容量存储器的基础架构。除具有很好的EMC特性之外，该总线在错误检测、异常处理、故障保护和故障恢复及时间确定性方面也做了相应加强。

根据SpW网络协议标准的定义，通过SpW电缆连接的收发端设备3号接点不相连，而设备内部对3号接点的处理通常是接本地信号地(SpW芯片接地端)，这样就导致网络收发设备间信号地不相连。从EMC设计角度，收发端设备间未形成同一地平面，对于数据传输来说，易于产生地线压差，可能会影响数据传输，更有甚者，若存在较大的地线压差，会损坏收发端设备。

针对上述风险，为了保证工程中网络传输的安全性，本发明通过改进SpW电缆，使网络收发端设备间信号地相连，并相应构建EMC测试环境进行测试验证。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种提高SpW网络传输抗干扰性能的方法及其验证系统。

根据本发明提供的提高SpW网络传输抗干扰性能的方法，其特征在于，基于SpW网络协议标准ECSS-E-50-12C定义的电缆，将电缆集收发两端接插件的3号接点之间用导线直接相连，使得网络收发设备间信号地在同一地平面。

根据本发明提供的应用上述的提高SpW网络传输抗干扰性能的方法的验证系统，包括：EMC试验环境、静电放电源、测试电脑、链路分析仪以及两个SpW节点设备，其中

-所述EMC试验环境，用于放置受测对象使得该受测对象与外界相对隔离，所述EMC试验环境包括EMC屏蔽室和测试间；

-所述静电放电源，用于提供10kV干扰源，对受测设备进行辐射放电；

-所述测试电脑，用于提供受测对象所需的源数据；

-所述链路分析仪串接在SpW节点间，用于实时监视网络传输现场；

-所述两个SpW节点设备构成网络数据交互的主体。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的提高SpW网络传输抗干扰性能的方法，将电缆集收发端接插件的3号接点用导线直接相连，保证网络收发设备间信号地在同一地平面，本发明解决了网络收发设备间信号地不相连的设计缺陷，提高了网络传输的抗干扰性能，保证了工程应用的安全性。

2、本发明还提供了相应的SpW网络抗干扰性能试验验证系统，根据试验结果，充分证明了本发明提出的措施使网络收发端信号地相连，提高了SpW网络传输抗干扰性能，解决了工程应用中存在的安全隐患。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为SpW协议标准规定的电缆剖面图；

图2为SpW协议标准规定的电缆集连接关系图；

图3为本发明定义的电缆集连接关系图；

图4为本发明构建的SpW网络抗干扰性能试验验证系统框图。

图中：

1-信号导线(7×36AWG)；

2-绝缘层；

3-填充物；

4-双绞线；

5-内屏蔽层绝缘层；

6-护套；

7-中间填充物；

8-包扎绝缘层；

9-外屏蔽层；

10-外护套层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的提高SpW网络传输抗干扰性能的方法，针对SpW网络协议标准ECSS-E-50-12C定义的电缆设计方案，进行工程应用适应性改进，将电缆集收发端接插件的3号接点用导线直接相连，保证网络收发设备间信号地在同一地平面。该措施解决了网络收发设备间信号地不相连的设计缺陷，提高了网络传输的抗干扰性能，保证了工程应用的安全性。

本发明还提供了相应的SpW网络抗干扰性能试验验证系统，该系统包括：EMC试验环境、静电放电源、测试电脑、链路分析仪和两个SpW节点设备等，其中：EMC试验环境保证受测对象相对隔离，一般选用EMC屏蔽室和测试间，将受测对象放置与EMC屏蔽室；静电放电源提供10kV干扰源，对受测设备进行辐射放电；测试电脑提供所需的源数据；链路分析仪串接在SpW节点间，实时监视网络传输现场；两个SpW节点是网络数据交互的主体。通过试验验证系统的构建，考察本发明对ESA发布的SpW协议标准关于电缆设计方案更改的效果，根据试验结果，充分证明了本发明提出的措施使网络收发端信号地相连，提高了SpW网络传输抗干扰性能，解决了工程应用中存在的安全隐患。

具体地，根据ECSS-E-50-12C协议标准关于SpaceWire总线链路、节点、路由器及网络的规定，其物理层协议定义了连接电缆和电缆集，分别如图1和图2所示。其中，电缆集规定了网络收发端电缆屏蔽层与接插件连接关系，外屏蔽与两端接插件外壳相连，接插件Dout和Sout输出信号接点5、9和4、8所对应的差分对信号内屏蔽层与接插件接点3相连，而Din和Sin两个差分对信号内屏蔽层却与接点3不相连，接点3一般与SpW节点信号地相连，这样就导致了通过SpW电缆连接的网络收发端节点间信号地不相连。

针对协议标准定义的网络收发端信号地不相连，在工程应用中，存在损坏设备的安全隐患，通过改进协议标准定义的SpW电缆设计方案，解决了网络传输的安全隐患，降低了工程应用的设计风险。

SpW电缆由四对差分对线共8个信号点组成，每个差分对线彼此绝缘，通过内屏蔽层进行屏蔽处理后，再用电缆护套进行绝缘(四对差分对线采用同样处理)。四对差分对线经包扎绝缘后铺外屏蔽层，再用外护套进行保护，如图1所示。电缆集定义了网络收发端电缆屏蔽层与电缆接插件连接关系如图2所示，外屏蔽层与两端接插件外壳相连，接插件接点5、9和4、8所对应的差分对内屏蔽层与接插件接点3相连，另外两个差分对内屏蔽层不与任何接点相连。电缆集信号线连接关系如表1所示。

表1标准规定的电缆集信号线连接

根据SpW网络协议标准ECSS-E-50-12C的定义，通过SpW电缆连接的收发端设备3号接点不相连，而设备内部对3号接点的处理通常是接本地信号地(SpW芯片接地端)，这样就导致网络收发设备间信号地不相连。从EMC设计角度，收发端设备间未形成同一地平面，当网络一端存在地线干扰时，网络收发端会产生地线压差，当地线压差达到一定值时，会致使网络传输中断，影响数据传输，更有甚者，若存在较大的地线压差，会损坏收发端设备。

通过改进SpW连接电缆集，将SpW标准规定的收发两端连接接插件接点3之间用一根导线直接相连，改进后的电缆集连接情况如图3所示，信号接点分配如表2所示。

表2本发明规定的电缆集信号线连接

本发明还构建了相应的SpW网络抗干扰性能试验验证系统，该系统包括：EMC试验环境、静电放电源、测试电脑、链路分析仪、两个SpW节点设备、SpW标准电缆集和本发明规定的电缆集等。

EMC试验环境保证受测对象隔离，一般选用EMC屏蔽室和测试间，将受测对象，即SpW节点A设备，放置于EMC屏蔽室内，其他设备放置在测试间，与受测对象隔离。首先用SpW标准电缆连接节点A和节点B之间(连接位置为图4所示的待考查SpW电缆)，按图4进行系统连接。测试电脑产生SpW格式数据包，并加载至SpW接点A，SpW节点A再通过SpW电缆将数据包发送给SpW节点B，数据采集设备接收SpW节点B发送数据，同时进行误码比对。静电放电源提供10kV干扰源，在距离受测对象30cm处进行射辐射放电，分三组，每组放电30次；链路分析仪串接在两个SpW节点间，实时监视网络链路状态；示波器监视SpW节点A和节点B之间的信号地压差。考查完SpW标准电缆后，再更换为本发明规定的电缆，重复上述测试。试验结果如表3所示。

通过试验对比两种SpW电缆抗静电辐射干扰情况，本发明规定的电缆解决了收发端信号地不连接的问题，明显提高了SpW链路抗静电放电干扰性能，保证了SpW网络传输的安全性。

表3本发明规定的电缆集信号线连接

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种提高SpW网络传输抗干扰性能的方法，其特征在于，基于SpW网络协议标准ECSS-E-50-12C定义的电缆，将电缆集收发两端接插件的3号接点之间用导线直接相连，使得网络收发设备间信号地在同一地平面；其中，所述提高SpW网络传输抗干扰性能是指：提高电缆对外部静电干扰源的抗干扰性能；

所述方法还包括：

构建验证系统对SpW网络传输抗干扰性能进行验证，所述验证系统包括：

EMC试验环境、静电放电源、测试电脑、链路分析仪以及两个SpW节点设备，其中

-所述EMC试验环境，用于放置受测对象使得该受测对象与外界相对隔离，所述EMC试验环境包括EMC屏蔽室和测试间；

-所述静电放电源，用于提供10kV干扰源，对受测设备进行辐射放电；

-所述测试电脑，用于提供受测对象所需的源数据；

-所述链路分析仪串接在SpW节点设备间，用于实时监视网络传输现场；

-所述两个SpW节点设备构成网络数据交互的主体。

2.一种应用权利要求1所述的提高SpW网络传输抗干扰性能的方法的验证系统。