《卫星通信与卫星网络》课件_第16章.pptxVIP

第16章空间信息网络协议;

16.1基于CCSDS的协议体系;

CCSDS建议包含了普通在轨系统(COS,CommonOrbitingSystem)和高级在轨系统

(AOS,AdvancedOrbitingSystem)两部分。COS是为解决常规任务的空间数据系统提出的建议,是基于地面测控通信平台提出的,已经基本普及;高级在轨系统则是进入20世纪90年代后,为适应新的系统和新的空间任务提出的具有多种业务数据处理、针对空中测控通信平台的建议,如在中继卫星、空间站、载人飞行器等方面已经有了一些应用。;

CCSDS标准化建议包括表16-1中所列的几个部分。CCSDS700系统中,AOS为空间系统的网络结构提出了通用的标准,AOS中包含的航天器不止一个,它可以被近地轨道、静止轨道和深空中的多个航天器同时地、广泛地应用。;

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16.1.1CCSDS协议分层结构

如图16-1所示,CCSDS定义的协议体系结构包括:应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。其中,每层包含多个可组合的协议。

1.物理层

在物理层,CCSDS制定了《无线电频率和调制体制》建议书。其中一部分规定了用于具有中等通信需求的近地和深空任务的无线电频率和调制体制,另一部分是关于数据中继卫星系统的内容。

CCSDS定义了射频和调制系统,规定了航天器和地面测控站间的物理层协议。;

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2.数据链路层

数据链路层是空间数据系统的核心层,包括了CCSDS数据链路层协议和信道编码。在空间链路上,CCSDS数据链路子层定义了用数据包(如数据帧)传输数据的方法。同步和信道编码子层定义了传输“帧”的同步和信道编码的方法。;

目前CCSDS已开发有三个数据链路层协议,它们分别是:

(1)分包遥测和分包遥控:实现的码速率中等,业务相对简单,适用于常规航天器的数据系统。

(2)高级在轨数据系统:实现的码速率范围宽,业务种类多,而且具有网络接入能力,可与地面因特网互联实现空间多媒体通信,适用于大型和载人航天器。

(3)近距空间链路:目前主要是点对点通信,今后还将开发一点对多点和多点对多点的通信,适用于互相接近的航天器之间附加的空间链路。;

CCSDS数据链路协议规定了数据链路层的同步和信道编码、Prox1空间链路协议的编码和同步层协议。同时还规定了空间链路中传输数据的能力,称为空间数据链路协议

(SDLP,SpaceDataLinkProtocol),其协议子层包含以下四个协议:

(1)TC空间数据链路协议。

(2)TM空间数据链路协议。

(3)AOS空间数据链路协议。

(4)Prox1空间链路协议。;

3.网络层

为了应用空间网络,CCSDS开发了一套与地面网络协议FTP、TCP/IP在功能上平行的协议,即空间通信协议规范SCPS。针对空间通信的环境和特点,这些协议在原有地面因

特网协议的基础上,采用一系列技术手段,使不可靠的网络环境变为相对可靠的网络环境,实现空间网络中的端对端通信。

为了实现空间网络的路由功能,CCSDS规定了两个网络层协议:空间分包协议SPP和SCPSNP。

与标准IP协议相比,SCPSNP协议有三方面改进:既支持面向连接的路由,也支持面向无连接的路由;NP提供4种报头供用户在效率和功能之间选用;与ICMP相比,

SCPS控制信息协议SCMP提供了链路中断信息。;

4.传输层

CCSDS传输协议SCPSTP向空间通信用户提供端到端传输服务。TP针对网络拥塞、误码或链路中断导致的数据丢失,能够进行识别和区分处理,并实现了头部压缩、选择否定确认、时间戳、速率控制等功能。

SCPS安全协议(SCPSSP)和因特网安全协议IPSec可以和传输层协议配合使用,提供端到端的数据保护。;

5.应用层

在应用层,CCSDS制定了一些面向应用的协议,如数据压缩、时间码等。CCSDS开发了三个应用层协议:图像数据压缩、无损数据压缩、SCPS文件协议SCPSFP。空间任务也可以选用非CCSDS建议的应用协议来满足空间任务的特定需求。应用层数据一般由传输层协议负责传输,但在一些情况下应用层数据也可以由网络层协议负责传输。因特网中的应用协议可以基于TCP、SCPSTP、UDP。;

CFDP协议具有如下特点:

(1)CFDP协议工作在无连接的网络层,文件的传输是基于事件的。

(2)CFDP不仅是应用层协议,还包括了传输层的机制,所以所有的分组路由、分组的重新排序和恢复丢失分组都可以集成在该协议体系下。

(3)CFDP网络中任何部分都能够激发其他两个部