Le MIL-STD-1553 a cinquante ans : pourquoi un bus de 1973 vole encore

Né d'un problème de câblage

À la fin des années 1960, l'électronique des aéronefs se multipliait plus vite que le câblage ne pouvait suivre. Chaque équipement était relié à chacun des autres par ses propres fils, et les faisceaux devenaient lourds, complexes et fragiles. Un sous-comité de la SAE a commencé en 1968 à définir un bus numérique partagé, multiplexé dans le temps, et le MIL-STD-1553 a été publié aux États-Unis en 1973. La révision A a suivi en 1975, et la révision B, datée du 21 septembre 1978, a fermé les options que la A laissait ouvertes aux concepteurs. C'est encore la version selon laquelle les équipements sont construits.

Des notices ont suivi. La Notice 2, en 1986, a resserré l'impédance du câble entre 70 et 85 Ω et rétabli la diffusion générale, pour les seuls codes de mode ; les notices suivantes étaient administratives. La SAE a publié un équivalent civil, l'AS15531, en 1995, et l'édition C de 2018 a réuni les notices en un seul texte sans changer aucune fonction.

Son fonctionnement, en un paragraphe

Le 1553 est un bus de commande et réponse à 1 Mbit/s, en codage Manchester, sur une paire torsadée blindée. Un seul contrôleur de bus décide qui parle : il envoie une commande, et le terminal adressé répond en 4 à 12 µs. Un mot dure 20 temps de bit — une synchronisation de trois temps de bit, 16 bits de données et un bit de parité. Jusqu'à 31 terminaux partagent un bus, l'adresse 31 étant réservée à la diffusion générale ; un message porte au plus 32 mots de données ; et chaque bus est doublé, A et B. Les équipements se raccordent par de courtes dérivations, couplées par transformateur jusqu'à 6,1 m du bus.

Pourquoi il a duré

• Le déterminisme. Rien ne parle sans y être invité : la temporisation de chaque message est connue d'avance. La certification apprécie cette propriété, qu'un réseau commuté doit beaucoup travailler pour imiter.
• La robustesse. Le couplage par transformateur isole chaque équipement, le bus est doublé, et un terminal en panne se tait sans entraîner les autres. Cette isolation compte encore davantage sur les cellules en composite, qui blindent moins que le métal.
• La simplicité. Une norme courte, dont la fonction n'a pas changé depuis 1978, mise en œuvre par des décennies de composants et d'outils d'essai de nombreux fournisseurs.
• Le parc installé. Les estimations parlent d'au moins 30 000 aéronefs équipés dans le monde. Remplacer le bus, c'est recâbler et requalifier chaque équipement qui s'y trouve, un coût que la presse spécialisée chiffre à plus d'un million de dollars par appareil.

Bien au-delà de son premier usage

• La Station spatiale internationale. Les calculateurs de son segment américain sont reliés par des bus 1553B sur trois niveaux, et les baies d'expériences disposent d'un bus 1553 dédié. Avec deux voies par bus et des bus de secours, la NASA a compté qu'il faut quatre voies en panne pour couper la communication.
• Le spatial européen. L'ESA décrit le 1553 comme utilisé dans la quasi-totalité des systèmes de gestion de bord européens — lanceurs, satellites d'observation et de navigation, missions scientifiques — et l'ECSS l'a adapté aux engins spatiaux en 2008, dans l'ECSS-E-ST-50-13C.
• Les avions de ligne. Airbus a choisi le 1553 pour le système de commandes de vol de l'A350 XWB, un choix rendu public en 2010.
• La fibre optique. Sa variante optique, le MIL-STD-1773, a volé sur des engins spatiaux de la NASA dès 1992.

Ce qui est venu ensuite

• Le 1553 à débit étendu, SAE AS5652 (2005) : les mêmes principes à 10 Mbit/s, dans une topologie en étoile.
• Des signaux à haut débit sur les fils existants : essayés en vol à 40 Mbit/s en 2005, avec des mesures montrant que les câbles pouvaient porter bien davantage. La révision qui devait les normaliser n'a jamais paru ; l'édition C n'a changé aucune fonction.
• L'Ethernet. Des réseaux commutés comme l'AFDX, ARINC 664, développé pour l'A380, et l'Ethernet déclenché par le temps, qui remplace sur Ariane 6 le bus 1553 des lanceurs précédents.

Aucun n'a délogé le 1553 des plateformes qui le portent déjà. Le bus volera aussi longtemps que les aéronefs et les engins spatiaux construits autour de lui, et beaucoup ont encore des décennies devant eux.

Ce qu'il enseigne

1. La prévisibilité survit au débit. Un bus dont la temporisation est connue d'avance reste utile longtemps après l'arrivée de plus rapides.
2. Une norme courte et stable se garde mieux qu'une norme riche et mouvante : cinquante ans d'équipements compatibles sont venus de ce que le protocole n'a pas changé.
3. Le coût d'un bus n'est pas dans ses composants mais dans sa certification. Une fois une plateforme qualifiée avec lui, le bus fait partie de la cellule.