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(lái)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(lái)保障。但是，目前天基和地基網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議并沒(méi)有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)的情況下，往往采用各自獨(dú)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(guò)網(wǎng)間的協(xié)議翻譯轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)。自1982年以來(lái)，由美國(guó)航空航天局(NASA)、歐洲空間局(ESA)等歐美空間機(jī)構(gòu)組成的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)(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(biāo)準(zhǔn)(CCSDS建議)有很多已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的正式標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用于國(guó)際空間項(xiàng)目中。本文將圍繞地面與空間通信的特點(diǎn)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(diǎn)。并復(fù)雜的糾錯(cuò)碼將過(guò)多地占用寶貴的信道資源和星載計(jì)算機(jī)資源。突發(fā)錯(cuò)誤多。突發(fā)錯(cuò)誤源于網(wǎng)外其他射頻裝置的干擾，主要在天線指向失準(zhǔn)或通信不同步時(shí)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(cè)。目前主要的對(duì)抗方式是提高天線自動(dòng)指向能力和運(yùn)用級(jí)聯(lián)抗干擾碼。此外，空間通信還有信號(hào)強(qiáng)度弱、相對(duì)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(jià)昂貴、星上系統(tǒng)在體積、重量、功耗和造價(jià)上受到很大限制等特點(diǎn)。3地面TCPIP在空間通信中應(yīng)用的限制對(duì)于以上這些在噪聲、延遲和連接上的問(wèn)題，面向連接的TCPIP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是無(wú)法高效工作的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：信號(hào)傳輸延遲會(huì)造成過(guò)

5、長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸往返周期(RTT)，嚴(yán)重影響了TCP流量和差錯(cuò)控制。首先，由于等待應(yīng)答機(jī)制(ACK)。確認(rèn)數(shù)據(jù)包是否正確接收的時(shí)間被大大延長(zhǎng)，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(shí)重傳機(jī)制可能被錯(cuò)誤地觸發(fā)，導(dǎo)致窗口大小出錯(cuò)，降低總的帶寬利用率。這些問(wèn)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面通信，而為低誤碼率地面通信設(shè)計(jì)的TCPIP會(huì)把所有誤碼都按擁塞處理，并減小窗口尺寸來(lái)緩