Архитектура системы синхронизации времени в бортовой сети SpaceWire из ОСРВ с поддержкой стандарта ARINC 653
https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2025-37(4)-15
Аннотация
В данной работе предлагается архитектура системы синхронизации времени вычислителей сети. Предложенная архитектура специфична для сети SpaceWire и основывается на механизме широковещательных кодов из стандарта ECSS-E-ST-50-12C. Рассматривается не только задача синхронизации часов реального времени вычислителей, но и задача синхронизации планировщиков операционных систем стандарта ARINC 653. Обсуждаются дополнение к интерфейсу ARINC 653 Interrupt Services, необходимые для функционирования системы синхронизации времени. Достигается точность синхронизации не хуже 5 мс.
Ключевые слова
операционные системы реального времени,
сетевые стеки,
распределённые системы,
стандартный интерфейс ARINC 653,
бортовая сеть SpaceWire,
синхронизация часов.
При поддержке: Авторы благодарны всем членам группы ИСП РАН по разработке и верификации операционных систем жёсткого реального времени за их поддержку и идеи. Авторы благодарят Савву Митрофанова и Рустама Субханкулова за их практический вклад в результат этой работы, а также сотрудников НТЦ Модуль за высококвалифицированную техническую поддержку по работе с оборудованием SpaceWire.
Об авторах
Владислав Владимирович АЛЕЙНИК
Институт системного программирования РАН
Россия
Россия
Cотрудник отдела технологий программирования ИСП РАН; аспирант МФТИ. Сфера научных интересов: операционные системы реального времени, архитектура сетевого стека, компьютерные сети SpacWire.
Илья Владиславович РУСЕЦКИЙ
Институт системного программирования РАН
Россия
Россия
Cотрудник отдела технологий программирования ИСП РАН; магистр ВМК МГУ. Сфера научных интересов: операционные системы реального времени, распределённые системы, тестирование сетевых стеков.
Виталий Юрьевич ЧЕПЦОВ
Институт системного программирования РАН
Россия
Россия
Aрхитектор операционных систем в ИСП РАН; автор проекта OpenCore и регулярный контрибьютер в Tianocore EDK II и UEFITool. Занимается бортовыми операционными системами с жёстким реальным временем и исследованиями безопасности ОС общего назначения.
Список литературы
1. B. Simons, J. L. Welch, and N. Lynch. 1990. An overview of clock synchronization. Fault-tolerant distributed computing. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 84–96.
2. Avionics Application Software Standard Interface Part 1 – Required Services, Aeronautical Radio, Inc. ARINC Specification 653P1-5, Dec. 2019.
3. SpaceWire – Links, nodes, routers, and networks, Std. ECSS-E-ST-50-12C Rev.1, May 2019.
4. Review and Rationale of MIL-STD-1553A and MIL-STD-1553B, 2012. https://www.milstd1553.com/wp-content/uploads/2012/12/MIL-STD-1553B.pdf (дата обращения: 14.07.2025).
5. Avionics Application Software Standard Interface Part 2 – Extended Services, Aeronautical Radio, Inc. ARINC Specification 653P2-5, Dec. 2024.
6. D. Mills. 1994. RFC1589: A Kernel Model for Precision Timekeeping. RFC Editor, USA.
7. Leslie Lamport. 1978. Time, clocks, and the ordering of events in a distributed system. Commun. ACM 21, 7 (July 1978), 558–565. DOI: 10.1145/359545.359563.
8. Puaut, Isabelle. A Taxonomy of Clock Synchronization Algorithms. 1997.
9. B. Simons, J. L. Welch, and N. Lynch. 1990. An overview of clock synchronization. Fault-tolerant distributed computing. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 84–96.
10. Kopetz, H., Steiner, W. (2022). Global Time. In: Real-Time Systems. Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-031-11992-7_3.
11. D. L. Mills, Internet time synchronization: the network time protocol, in IEEE Transactions on Communications, vol. 39, no. 10, pp. 1482-1493, Oct. 1991, DOI: 10.1109/26.103043.
12. IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems", in IEEE Std 1588-2019 (Revision ofIEEE Std 1588-2008), vol., no., pp.1-499, 16 June 2020, DOI: 10.1109/IEEESTD.2020.9120376.
13. IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks – Timing and Synchronization for Time-Sensitive Applications in Bridged Local Area Networks", in IEEE Std 802.1AS-2011, vol., no., pp.1-292, 30 March 2011, DOI: 10.1109/IEEESTD.2011.5741898.
14. ITU-T Recommendation G.8262 (2007), Timing Characteristics of Synchronous Ethernet Equipment Slave Clock (EEC).
15. E. Suvorova, Time Synchronization in SpaceFibre Networks, 2021 28th Conference of Open Innovations Association (FRUCT), Moscow, Russia, 2021, pp. 439-450, DOI: 10.23919/FRUCT50888.2021.9347624.
Рецензия
Для цитирования:
АЛЕЙНИК В.В., РУСЕЦКИЙ И.В., ЧЕПЦОВ В.Ю. Архитектура системы синхронизации времени в бортовой сети SpaceWire из ОСРВ с поддержкой стандарта ARINC 653. Труды Института системного программирования РАН. 2025;37(4):7-16. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2025-37(4)-15
For citation:
ALEINIK V.V., RUSETSKIY I.V., CHEPTSOV V.Yu. Architecture for Time Synchronization in an onboard SpaceWire Network of ARINC 653 Nodes. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2025;37(4):7-16. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2025-37(4)-15
Послать статью по эл. почте 