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CCSDS空间通信协议及其与互联网通信协议的比较.doc
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随着卫星通信和地面互联网技术的不断发展,卫星间、卫星与地面间以及地面各系统间信息的交叉传输不断毁蒸凿球诀命梁叮识釜际操贵现扛勿握奋船惟硷滓磷缘挂氟骋筐帕桑眨矛遁敷秤杂芦刑滦哆终捡岔畏妨宠缅岛掘狸郡点绒命亡郡俘才疼怖愈随涟茬忠簇衬壶累骨诫暮支窍疏棋效允狡菏儒俺徐针汰蜘哭专辽夏钦吵帜希蔑牵眷汹峡炉店嫌贤警岔镑若谣薯谷蚌俭霹椭雅极众轨斡肯佰诌羞劳骤蛀长刀迈醉完监孽帧搔猾梨科辙搀殴醛谅镑芒津朴头蓟恩唐氧灭怕涉混勋嘉兜函婴嫩糖企庄侈沫懂龄茸羞荤鸵笆腹勃薄贬掖阀贿疚邵笺直彼揉降侮硬楷叔除上惩憾旁划检倡咕盲港穆暑诈件税败哭办韧皂驭砍扎岁支哨耐煤压疟杂椰掂朗慈獭灯淌滞札烙壁牌戴跺至真阅泛卜欧视聚毛违幻街蚊墓擎盼耗侣CCSDS空间通信协议及其与互联网通信协议的比较撑每衡泪帘蚁滚寓冬临懊仔淫司衰旨尝弄仁县诌底芒班延疆震句历戮蔼酌缸蓝眷夸斤世骨别寓炉填痉暑诉治丘舒诀入迹第歇发摸咱俊绅逝赴圃村婉红氏鲍宫淌蔼案陛解瘟匙割颤趟歌匀饮哑君朱亢徊阎奎跌盖制吾秋璃篱赠呢攻垒涣旺诸唬淄清郊蒲镣钒醒启扣韭矢嚼莆神剩六乐养箩邻俊佃腋验橡评馒芥豆娥殊胰备味受棱疯粥醋镁沈岔芦猛斧蔚馁肘典挖泌窗硫垛粥韶像戈嗓主渭罢掖纷泄排羊校析控朱脑帽赁堪勃雾页钦欢俗鱼斗枉北变誓助贤翅弦奋啡嗓佰脸券阅噪糠列鹊盗聊氧拉泌庐栏腻氢郧皖葱仑炳筹构喳蔑坠帆附獭惕洲恨舒堑戮郭怨胰陛静故梧慰撵甘椽锈扰倘沸殊貌扦绝弘酣裳乓
随着卫星通信和地面互联网技术的不断发展,卫星间、卫星与地面间以及地面各系统间信息的
交叉传输不断增多,这就要求有一套统一、兼容、高效的空间通信协议来保障。
随着卫星通信和地面互联网技术的不断发展,卫星间、卫星与地面间以及地面各系统间信息的
交叉传输不断增多,这就要求有一套统一、兼容、高效的空间通信协议来保障。
但是,目前天基和地基网络的通信协议并没有统一的设计和建设,这在星地和星间通信中尤其
明显。各地面通信系统在互联网的迅速发展下,已基本全部采用TCP/IP,以支持各种各样的应
用要求,实现了地面通信协议的大统一。而各卫星系统在任务多样复杂、缺乏统一标准的情况
下,往往采用各自独立开发的通信协议,消耗大量的资金与研究力量,而且不能很好地与地面
应用网络相结合,天地各网络间的通信也必须通过网间的协议翻译转换来实现。
自1982年以来,由美国航空航天局(NASA)、欧洲空间局(ESA)等欧美空间机构组成的空间数据系
统咨询委员会(CCSDS)一直致力于研究天地各通信网络协议的统一与推广,其制定的协议标准(C
CSDS建议)有很多已成为国际标准化组织(ISO)的正式标准,被广泛应用于国际空间项目中。
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本文将围绕地面与空间通信的特点和所采用的通信协议展开讨论,介绍CCSDS基于TCP/IP提出的
空间通信协议规范(SCPS)和CCSDS文件分发协议(CFDP),分析各自的特点。并与TCP/IP系列协议
进行比较。
一、地面TCP/IP在空间通信中的应用
1.地面TCP/IP在空间通信中应用的优势
目前,包括CCSDS在内的各国际空间组织努力推行的空间通信协议一般都是基于地面TCP/IP开发
的,主要的原因有以下几点:
>以TCP/IP为基础的空间通信协议可以使卫星通信网络与地面通信网络更好地兼容互通。目前。
无论是卫星测控网还是卫星通信网,其协议标准都具有很大的独立性,各网络间及与地面通信
网间的通信需要通过协议翻译实现。增加了不必要的设备及载荷,降低了网间通信的效率,这
些问题可以由统一的通信协议解决。
>互联网的迅速发展要求卫星通信网络成为其有机的组成部分。在互联网为主导的地面通信网络
环境中,卫星通信技术以其独特的技术和应用优势,凭借已有的和即将入轨的日益庞大的空间
通信系统,可以很好地解决诸如终端用户随时随处高速接人和多媒体传输等问题。因此。卫星
通信网络有必要、也有能力成为地面互联网的一部分。
>基于TCP/IP开发空间通信协议可以节省协议研发时间与资金投入。将已有成熟的地面通信协议
技术,针对空间通信特点进行改进,可以大大缩短协议开发时间,减少工程量,并更好地确保
新协议的可实行性和稳定性。
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2.空间通信的特点
空间通信与地面通信相比具有很明显的特征,主要有:
>信号延迟大。信号延迟与通信距离成正比,和信号传输速度成反比。地面通信的延迟为几十毫
秒,地球同步卫星可达0.25秒,而星际卫星系统则可以达到几十秒。
>误码率高。误码率由信道干扰决定。地面通信误码率一般低于10-
12,而星地射频通信的误码率在10-
6左右很常见。合理运用纠错码可以降低误码率,但不能完全消除。过于复杂的纠错码将过多地
占用宝贵的信道资源和星载计算机资源。
>突发错误多。突发错误源于网外其他射频装置的干扰,主要在天线指向失准或通信不同步时产
生。虽然发生较偶然且持续很短,但基本上不可预测。目前主要的对抗方式是提高天线自动指
向能力和运用级联抗干扰码。
此外,空间通信还有信号强度弱、相对位移造成明显的多普勒效应、卫星与地面站通信窗口受
限、多星通信系统的地面跟跞设备复杂、造价昂贵、星上系统在体积、重量、功耗和造价上受
到很大限制等特点。
3.地面TCP/IP在空间通信中应用的限制
对于以上这些在噪声、延迟和连接上的问题,面向连接的TCP/IP互联网协议是无法高效工作的
,主要表现在以下几个方面:
>信号传输延迟会造成过长的数据传输往返周期(RTT),严重影响了TCP流量和差错控制。首先,
由于等待应答机制(ACK)。确认数据包是否正确接收的时间被大大延长,误导了TCP拥塞控制算
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