IngeniArs intègre l’innovation dans SATCOM à l’aide de la liaison de données de NI

IngeniArs : innover dans la communication par satellite 

La start-up italienne IngeniArs développe des technologies de transmission de données haute vitesse pour les communications par satellite. Elle crée des cœurs IP, des macro-cellules implémentant des fonctionnalités spécifiques conçues pour être réutilisées dans différentes conceptions afin d’accélérer le développement du système, en tant que blocs matériels autonomes pour les liaisons SATCOM et de données sophistiquées, rendant ainsi l’intégration FPGA et ASIC très efficace. Ces noyaux sont des composants matériels intégrés conçus pour répondre à des normes spécifiées, similaires aux drivers logiciels, ce qui réduit le besoin d’expertise spécialisée et les longues périodes de développement.

IngeniArs dispose d’un large portefeuille de cœurs IP pour différentes applications spatiales : liaison de données entre différentes unités embarquées telles que Spacewire, SpaceFibre et WizardLink ; traitement de données tel que le noyau innovant GPU@SAT permettant des algorithmes d’IA embarqués ; et communications par satellite à la fois RF et optique pour les liaisons satellite-sol-satellite et inter-satellites. IngeniArs a collaboré avec NI pour tester et valider ses cœurs IP SATCOM à l’aide du framework de test de liaison de données NI, qui lui a permis de simuler des scénarios de communication par satellite réalistes. Le partenariat qui lie IngeniArs et NI est né du besoin d’avoir une plateforme de validation robuste et compacte pour permettre des applications à large bande passante, tout en répondant aux problèmes de concurrence avec d’autres grands acteurs du secteur.

Pour IngeniArs, la fiabilité des performances SATCOM dépend de la validation de cœurs IP haute complexité. Les fournisseurs de cœurs IP peinent à trouver des solutions matérielles et logicielles compatibles, en particulier lorsque les exigences SATCOM sont complexes et nécessitent des débits de données élevés. Cette difficulté est d’autant plus grande qu’un système RF à large bande passante est nécessaire comme frontal pour une transmission et une réception de signaux efficaces. IngeniArs a utilisé le framework de test de liaison de données NI pour valider les protocoles de communication entre les stations satellitaires et terrestres, une capacité clé qu’elle s’efforçait d’obtenir. La technologie NI offrait une solution intégrée compacte et performante qui répondait à la fois aux besoins du frontal RF et du traitement numérique du signal. Avec des ressources limitées, il est notamment très difficile de trouver des solutions matérielles et logicielles appropriées répondant à ces besoins de débit de données et de complexité.

Framework de test de liaison de données NI

Le framework de test de liaison de données NI offre une solution complète pour les exigences hautes performances de validation des systèmes SATCOM et de télémétrie. Alors que les constellations de petits satellites continuent de prendre de l’ampleur, allant de quelques à des milliers de satellites en orbite rapide, le problème du maintien d’une connectivité transparente pour les liaisons de données entre les satellites et les stations terrestres devient de plus en plus complexe. L’infrastructure logicielle de NI y répond en fournissant une plateforme flexible capable de gérer une variété d’exigences de télémétrie, de suivi et de commande (TT&C) grâce à une combinaison de technologie RF de pointe et d’implémentations de radio définie par logiciel (SDR) adaptables.

Le transcepteur de signaux vectoriels (VST) PXI de NI est la technologie RF centrale de cette solution. Tout seul, le VST peut transmettre et recevoir des signaux de liaison de données TT&C et SATCOM effectuant des mesures clés de fidélité du signal telles que la précision de modulation, la puissance de transmission, etc., qui sont essentielles pour garantir une intégrité élevée du signal dans les applications SATCOM. Pour répondre aux exigences des systèmes SATCOM modulaires et évolutifs, en particulier ceux dotés d’antennes réseau à balayage électronique (ESA) capables d’ajuster dynamiquement les faisceaux sans mouvement mécanique, le VST est en mesure de traiter rapidement et précisément le signal. Avec un coprocesseur PXI Express FlexRIO, le VST peut être configuré pour un streaming plein débit vers et depuis un FPGA ouvert, qui prend en charge le traitement du signal en temps réel, en ligne et la modélisation de voies complexes, le transformant efficacement en émulateur de voie RF pour une validation complète au niveau du système.

La technologie ESA utilisée dans les systèmes SATCOM permet de gérer plusieurs satellites dans une seule vue, et le VST de NI, amélioré par le coprocesseur FlexRIO, s’en charge avec précision. Les capacités d’émulation de voies RF du VST lui permettent de valider des systèmes entiers au sein de ces constellations de satellites dynamiques, fournissant le support adaptatif et reconfigurable requis pour des protocoles tels que le Comité consultatif pour les systèmes de données spatiales (CCSDS). La configuration FlexRIO-VST se combine pour émuler des environnements difficiles, garantissant que chaque composant répond aux exigences de performances nécessaires au déploiement en conditions réelles.

Pour les tests de systèmes numériques, les modules FlexRIO de NI prennent en charge des configurations personnalisées pour valider les sous-systèmes de charge utile des satellites avec une haute fidélité. FlexRIO combine un FPGA avec des E/S numériques en série ou parallèles, permettant aux ingénieurs d’importer des protocoles numériques personnalisés et d’émuler des interfaces numériques sans avoir besoin de matériel personnalisé. Cette flexibilité permet aux ingénieurs de communication par satellite de valider les liaisons de données et les sous-systèmes de charge utile, répondant ainsi aux exigences précises en matière de fidélité des signaux RF et de validation des protocoles tout en répondant aux besoins de test de systèmes numériques haute vitesse.

 Dans l’ensemble, la plateforme PXI Express modulaire de framework de test de liaison de données NI permet aux utilisateurs de personnaliser leurs configurations pour répondre à des exigences de performances d’E/S spécifiques. Le framework de test de liaison de données NI se distingue par son utilisation d’un matériel modulaire prêt à l’emploi et d’outils logiciels flexibles pour des systèmes consolidés et évolutifs. De plus, il permet de réaliser des tests paramétriques RF simultanés et des fonctionnalités hardware-in-the-loop en temps réel. Il fournit également une infrastructure logicielle clé en main pour atteindre le taux de transfert complet des données entre les périphériques VST NI et FlexRIO NI.

Intégration d’IP  

Pour IngeniArs, le framework de test de liaison de données NI s’est avéré parfaitement adapté. IngeniArs a réussi à intégrer ses IP SATCOM propriétaires dans l’infrastructure logicielle de NI, en utilisant FlexRIO pour le traitement avancé des signaux et le VST pour la gestion RF. L’architecture adaptable a permis à IngeniArs d’intégrer et d’analyser de manière transparente son IP tout en déployant efficacement son cœur IP pour les chaînes d’émetteur et de récepteur CCSDS 131.2-B-1, éliminant ainsi le besoin de développer un système RF à partir de zéro.

L’intégration était centrée sur l’incorporation de l’IP d’IngeniArs dans le processeur numérique FlexRIO-7903 de NI, où des fonctions critiques telles que l’encodage et la modulation ont été implémentées. Une fois l’IP intégrée, un fichier bitfile a été généré, établissant toutes les connexions nécessaires au matériel RF réel pour un test complet du signal RF. Cette capacité a permis à IngeniArs de se concentrer sur l’affinement de sa conception IP tout en maintenant des débits de données élevés et une fidélité du signal critique pour les applications SATCOM complexes.

Le framework de test de liaison de données NI a encore amélioré les capacités du système en permettant la configuration à la volée des paramètres IP via l’interface fournie par l’IP, comme axi4Lite ou axi4Stream, par exemple. Différents paramètres peuvent être modifiés en temps réel et l’effet sur la chaîne de transmission surveillé immédiatement grâce à l’interface utilisateur graphique extrêmement intuitive. Par exemple, le schéma de modulation et de codage spécifique (MODCOD) appliqué à la transmission peut être modifié et l’effet sur le profil du signal et le graphe de constellation surveillé. Le matériel compact et intégré de NI a joué un rôle central dans la validation de conceptions SATCOM complexes, permettant à IngeniArs de réaliser un déploiement rapide et rationalisé. Cette intégration représente un avantage majeur pour les développeurs FPGA, car elle facilite la connectivité directe au matériel NI et aux tests de signaux RF en conditions réelles.

Points importants à retenir

Les solutions de validation de bout en bout de NI fournissent la fiabilité et les performances nécessaires pour relever les défis des communications par satellite. En permettant une intégration IP transparente et en éliminant le besoin de développer un système RF à partir de zéro, l’architecture adaptable de framework de test de liaison de données de NI permet aux équipes d’applications SATCOM de se concentrer sur l’affinement de leurs conceptions tout en garantissant des débits de données élevés et une fidélité du signal, ce qui est essentiel pour les avancées. Cette intégration représente également un avantage transformateur pour les développeurs FPGA, facilitant la connectivité directe au matériel NI et permettant des tests de signaux RF robustes en conditions réelles.

En tirant parti de la plateforme ouverte définie par logiciel de NI, les entreprises peuvent créer rapidement des prototypes nationaux en phase initiale tout en garantissant la stabilité requise pour le déploiement dans des applications pratiques. En outre, l’engagement de NI en matière de durabilité et de fiabilité fait de notre plateforme une excellente alternative pour les entreprises qui cherchent à se distinguer sur des marchés concurrentiels. Avec des outils de validation avancés et une architecture flexible, l’infrastructure logicielle de test de télémétrie et de liaison de données de NI permet aux leaders de la communication par satellite et par télémétrie d’obtenir précision, agilité et succès dans un environnement technique en évolution rapide.