基于CCSDS的協(xié)議體系結構

1、CCSDS 標準概述CCSDS（空間數據系統(tǒng)咨詢委員會）1982 理規(guī)范，以適應航天器復雜化，滿足空間資源有效利用，加強國合作需要。一、CCSDS 標準層次模型CCSDS 1 所示。圖1CCSDS空間通信協(xié)議參考模型TCP/IP 互TCP/IP 協(xié)議為基礎，進行適當的SCPS，該協(xié)議在空間通信網絡和地面通信環(huán)境之間架設起通信的橋梁。SCPS 的主要作用是為遙感衛(wèi)星和數據中繼衛(wèi)星之間提供高效文件傳輸。物理層物理層標準包括兩部分：無線射頻和調制系統(tǒng)和 Proximity-1。無線射頻和調制系統(tǒng)對星地之間使用的頻段、調制方式等作出定義。 Proximity-1 是個跨層協(xié)I/O子層。數據鏈路層數據鏈

2、路層包括遙測（TM、遙控(TCAOS SDLP(space data link protocol， 空間數據鏈路協(xié)議)。遙測空間數據鏈路協(xié)議通常為從航天器發(fā)送遙測信息到地面，遙控空間數據鏈路協(xié)議則通常從地面發(fā)送指令到航天器。(COP-1)提供。遙測空間數據鏈路AOS 空間數據鏈路協(xié)議使用固定長度的傳輸幀，以便在空間鏈路實現較遙測同步和信道編碼建議與遙控同步和信道編碼建議提供了傳輸數據幀時AOS 議還提供了對傳輸幀進行偽隨機化的功能。網絡層CCSDS 規(guī)定了兩個網絡層協(xié)議：空間分包協(xié)議SPPSCPS-NP，實現了空同現有的地面網相兼容，網絡層使用封裝技術后，因特網的IPv4 IPv6 SPP、S

3、CPS-NP 可復用或獨用空間數據鏈路。SCPS 網絡協(xié)議(SCPS-NP)，該協(xié)議在空間通信網絡上，支持報文的靜態(tài)路由、動態(tài)路由和洪泛路由，并可應用于多種信道環(huán)境。SCPS-NP 包可隨服務業(yè)務不同而改變頭部結構，以達到最優(yōu)比特效率。SCPS- NP 主要的不足在于不支IPv4 IPv6 SCPS- NP IPv6 SCPS- NP IPv4 IPv6。然而這種轉SCPS- NP 的部分功能。傳輸層CCSDS 開發(fā)了傳輸層SCPS-TP CCSDS 還開發(fā)了用于文件傳輸的協(xié)議作為一個傳輸層協(xié)議，SCPS- TP Internet TCP TP 分離TCP- splitting) 技術，這使得

4、SCPS- TP TP selective- TCP ACKSCPS- TP TP 重傳定時器，也不在傳輸數據之前通過三次握手建立連接。CFDP CCSDS 的協(xié)議棧中最重要的協(xié)議之一，支持端到端的文件傳輸， CFDP 負責隨著端到端連接的變化進行動態(tài)路由。從內核結構來看，CFDP 包括自身還CFDP 的重轉機制具CFDP SCPS 安全協(xié)議SCPS-SP 和因特網安全協(xié)議IPSee可以與傳輸協(xié)議結合使用， SCSP-SP 是SCPS 攻擊。應用層CCSDS SCPS SCPS-FP回有用的數據同時盡量少的占用星上的存儲資源和鏈路帶寬。SCPS 文件處理協(xié)議 (SCPS File Protoc

5、ol，SCPS-FP)TCP/IP FTP遙控數據集的下載應用，進行優(yōu)化。二、CCSDS 主網概念模型CCSDS CCSDS 主網（CP，是CCSDS 星載網子網(CSLS)CCSDS 地面網(CGN)。它主要是完成空-地或空-空的數字信息傳輸。CPN 通常為一個軌道段中的星載網通過空間鏈路子網與地面網或另一個軌2。圖 2 CPN 模型為處理不同性質的用戶數據，CPN 8 種業(yè)務，其中網間業(yè)務(業(yè)務)CPN 的端-6 CSLS 數據傳輸業(yè)務，分別為：包裝業(yè)務、復用業(yè)務、位流業(yè)務、虛擬信道訪問業(yè)務業(yè)務)(VCDU 業(yè)務)3 所示。圖 3 CPN 業(yè)務模型及標準圖像傳輸，特別適用于源/宿地址相對穩(wěn)

6、定的非交互式、大容量空-突發(fā)式單向傳輸。網間業(yè)務將空間鏈路與地面商業(yè)網(如 Internet)連接起來，支持動態(tài)變化的信令和控制信息、電子郵件、遠程終端訪問等實時交互操作。CSLS CPN (CSLS)供的業(yè)務?？臻g鏈路子網(CSLS)包括虛擬信道鏈路控制(VCLC)子層和虛擬信道訪問(VCA)予層。VCLC 子層提供以下 3 種業(yè)務。包裝業(yè)務：將輸入的非CCSDS 單元(E-SDU)包裝成包裝規(guī)約數據單元(E-PDU)格式，以便進一步在虛擬信道內復用。在接收端，將E-SDUE-PDU中取出，并根據其虛擬信道標識符交給其相應的數據宿。包裝過程實際上是一個協(xié)議轉換過程。E-PDU和多路復用業(yè)務數

7、據單元(M-SDU) 合路到一個多路復用規(guī)約數據單元(M-PDU)M-PDU的導頭域，由導頭指針指示出第一個完整的 CCSDS 包的位置，這樣在接收端可方便地提取M-PDUCCSDS 包，實現包的分路。位流業(yè)務：將非定界的位流數據切成短塊。依次放入位流業(yè)務協(xié)議數據單元(B-PDU)對數傳系統(tǒng)是未知或保密的。VCA 子層提供以下 3 種業(yè)務。虛擬信道存取業(yè)務(VCA 業(yè)務)：將虛擬信道存取數據單元(VCA-SDU)入虛擬信道規(guī)約數據單元(VC-PDU)VC-PDU物理信道傳送。虛擬信道數據單元業(yè)務(VCDU業(yè)務要求的VCDUCVCDU與主航天器自身產生的VCDUCVCDUVCDU-ID分開。插入

8、業(yè)務：將插入業(yè)務數據單元 (IN-SDU)VC-PDU中保留的插入區(qū)內，從而為用戶提供一種固定、同步的可用時隙。CSLS 的一個重要特征是虛擬信道(VC)VC-PDU(VCDU CVCDUVCDU-ID 標識)，并用同步導頭進行定界。VC-PDU 4 所示，各字段定義如下：圖 4 VC-PDU 的數據格式版本號：在AOS 01CCSDS 數據單元。VCDU-IDVC-PDU SCID 8 VCID6 VCID 為全l VC 傳輸的是填充數據。虛擬信道數據單元計數器：為每個虛擬信道上產生的VC-PDU 按順序編碼。信號域：包括 l 位回放標志和 7 位備用位，其中回放標志為 l 表示是回放VCD

9、U，回放標志為 0 表示是實時 VCDU。導頭差錯控制域：使用RS(10，6)碼為版本號、VCDU 標識域和信號域提供差錯保護。VCDU 8 特定物理信道上是否存在插入域及插入域長度由網管控制。VCDU 數據單元區(qū)：承載與位流業(yè)務、復用業(yè)務、VCA 業(yè)務相關的高層用戶數據。VCDU VCDU 差錯控制域。操作控制域可以使CCSDS COS AOS 實現混合配置，其內容為在CCSDS VCDU CRC VC-PDU 中除導頭外其它部分的錯誤。CVCDU R-S 校驗符：使用R-S(255，223)碼為整個 VC-PDU 提供差錯控制。三、CCSDS 建議中協(xié)議實例選取無損數據壓縮協(xié)議、空間包協(xié)議(SPP)、AOS 5 所示。(Application Pro-cess Indentifier，APID)，每個儀器APIDAPID 來對數據源進行識別。同時，在空間通SCPS-NP 包和空間包均被送入包處理過程。在包處理過程中，多SCPS-NP MPDUMPDU ChannelIdentifierVCID)決定當前需要進行傳輸的幀，該幀經過糾錯編