ccsds空間通信協(xié)議及其與互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的比較

1、隨著衛(wèi)星通信和地面互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星間、衛(wèi)星與地面間以及地面各系統(tǒng)間信息的交叉?zhèn)鬏敳粩嘣龆?，這就要求有一套統(tǒng)一、兼容、高效的空間通信協(xié)議來保障。隨著衛(wèi)星通信和地面互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星間、衛(wèi)星與地面間以及地面各系統(tǒng)間信息的交叉?zhèn)鬏敳粩嘣龆?，這就要求有一套統(tǒng)一、兼容、高效的空間通信協(xié)議來保障。但是，目前天基和地基網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議并沒有統(tǒng)一的設(shè)計和建設(shè)，這在星地和星間通信中尤其明顯。各地面通信系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展下，已基本全部采

2、用TCPIP，以支持各種各樣的應(yīng)用要求，實現(xiàn)了地面通信協(xié)議的大統(tǒng)一。而各衛(wèi)星系統(tǒng)在任務(wù)多樣復(fù)雜、缺乏統(tǒng)一標準的情況下，往往采用各自獨立開發(fā)的通信協(xié)議，消耗大量的資金與研究力量，而且不能很好地與地面應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，天地各網(wǎng)絡(luò)間的通信也必須通過網(wǎng)間的協(xié)議翻譯轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。自1982年以來，由美國航空航天局(NASA)、歐洲空間局(ESA)等歐美空間機構(gòu)組成的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(CCSDS)一直致力于研究天地各通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的統(tǒng)一與推廣，其制

3、定的協(xié)議標準(CCSDS建議)有很多已成為國際標準化組織(ISO)的正式標準，被廣泛應(yīng)用于國際空間項目中。本文將圍繞地面與空間通信的特點和所采用的通信協(xié)議展開討論，介紹CCSDS基于TCPIP提出的空間通信協(xié)議規(guī)范(SCPS)和CCSDS文件分發(fā)協(xié)議(CFDP)，分析各自的特點。并復(fù)雜的糾錯碼將過多地占用寶貴的信道資源和星載計算機資源。突發(fā)錯誤多。突發(fā)錯誤源于網(wǎng)外其他射頻裝置的干擾，主要在天線指向失準或通信不同步時產(chǎn)生。雖然發(fā)生較偶然且

4、持續(xù)很短，但基本上不可預(yù)測。目前主要的對抗方式是提高天線自動指向能力和運用級聯(lián)抗干擾碼。此外，空間通信還有信號強度弱、相對位移造成明顯的多普勒效應(yīng)、衛(wèi)星與地面站通信窗口受限、多星通信系統(tǒng)的地面跟躒設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴、星上系統(tǒng)在體積、重量、功耗和造價上受到很大限制等特點。3地面TCPIP在空間通信中應(yīng)用的限制對于以上這些在噪聲、延遲和連接上的問題，面向連接的TCPIP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是無法高效工作的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：信號傳輸延遲會造成過

5、長的數(shù)據(jù)傳輸往返周期(RTT)，嚴重影響了TCP流量和差錯控制。首先，由于等待應(yīng)答機制(ACK)。確認數(shù)據(jù)包是否正確接收的時間被大大延長，誤導(dǎo)了TCP擁塞控制算法，降低了數(shù)據(jù)傳輸速率；其次，超時重傳機制可能被錯誤地觸發(fā)，導(dǎo)致窗口大小出錯，降低總的帶寬利用率。這些問題在交互式通信(HTel)中最為明顯。誤碼降低信道利用率。由于空間通信的誤碼率遠遠高于地面通信，而為低誤碼率地面通信設(shè)計的TCPIP會把所有誤碼都按擁塞處理，并減小窗口尺寸來緩