空间通信协议SCPS／CCSDS研究综述

随着各国对外层空间资源的探索、开发和利用,空间通信系统及其互联技术的研究和开发受到越来越多的重视。空间数据系统咨询委员会（CCSDS）为遥测、遥控和高级在轨系统（AOS）制定了一系列建议标准,包括TM／TC／AOS空间数据链路协议、空间通信系统联网协议以及空间系统的端到端应用协议等。文章分析了CCSDS空间通信系统体系结构．以及空间通信协议标准（SCPS）协议体系,探讨了SCPS／CCSDS空间通信协议族配置实例．并进行了深入的技术分析。     

CCSDS组织及其标准介绍

本文介绍了空间数据系统咨询委员会（CCSDS）组织的宗旨和研究的内容．就CCSDS制定的标准在航天领域的应用展开讨论．并详细地描述了CCSDS制定的空间数据通信协议。     

CCSDS分包遥测在航天器通信中的设计及应用

天地通信链路是航天器与地面测控站之间的数据通道,数据的安全性对航天器非常重要。针对航天器天地通信链路长、易受干扰、数据量大的特点,提出了一种适于航天器天地通信用的CCSDS分包遥测策略。结合空间通信协议规范,设计了可用于航天器空间网络和地面环境通信的方法,并在天地通信链路中进行试验验证。结果表明,采用CCSDS分包遥测策略,通过空间通信网络下传的遥测数据可被地面正确的获取和解析。同时,通过模块化的软件设计,可方便地将CCSDS分包遥测策略移植于多种航天器型号中。     

基于CCSDS标准的卫星数据处理软件设计

根据空间数据协商委员会（ CCSDS）制定的分包遥测数据格式标准，航天器可以利用有限的信道资源，合理、分时地将遥测信息向地面传输。这对遥测数据处理软件提出了更高的要求。针对此问题，结合CCSDS标准，文章提出了一种解帧和解包实现方案，设计了适用于某卫星的数据处理软件，完成了对CCSDS数据的解析。实验表明，该数据处理软件可高效可靠地完成科学数据的解帧和解包操作。     

CCSDS空间链路协议体系分析

在CCSDS空间链路层协议上传递IP数据报,实现空间网络和地面网络的无缝连接是未来空地通信发展的主要方向。本文以CCSDS空间链路协议的发展为出发点,分别介绍了常规在轨系统（COS）空间链路协议、高级在轨系统（AOS）空间链路协议和邻近-1（prox-1）空间链路协议的业务类型和功能,分析了协议的层结构、基本原理和关键技术,并对我国开展相关研究提出了建议。     

基于OPNET的SCPS-NP协议仿真设计

简要分析了空间数据系统咨询委员会（CCSDS,Consultative Committee for Space Data Systems）系列协议的特点。为了验证CCSDS根据空间数据通信特点提出的一系列建议中的网络层建议（SCPS-NP,Space Communications Protocol Specification—Network Protocol）的性能。通过OPNET通信仿真软件进行建模,基本实现了SCPS-NP协议要求的功能,对协议的性能进行了分析,对中国空间通信协议的发展方向提出了建议。     

航天器CCSDS遥测数据包处理方法研究

根据空间数据协商委员会(CCSDS)制定的标准,采用分包遥测数据格式,可利用航天器有限的遥测波道资源,合理、分时地将航天器各子系统的信息向地面传输,这就对地面遥测数据处理提出了新的、更高的要求.文中通过对CCSDS标准中分包遥测数据格式的分析,提出了解包思路和地面遥测数据处理系统的实现方法,并结合有关实战任务验证了该方法的合理性和可靠性.     

IP OVER CCSDS解析

IP技术是目前地球上普遍而广泛采用的互联网技术,设想在空间网络中采用IP技术将对天地一体化带来很大的好处。IP over CCSDS就是研究在（CCSDS AOS、TC、TM、Proximity-1）实现携带IP报的传递。自2006年至今,CCSDS共发布了5个版本的IP over CCSDS红皮书供大家讨论、修改与实践。本文综合介绍并探讨了IP over CCSDS的相关内容。     

中继终端设备的天地网关功能设计与性能测试

近年来,空间网络协议大力发展,CCSDS空间网络协议体系已成为事实上的标准。基于跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）地面站中低速中继终端设备进行相应改造,增加网关路由板卡,加载CCSDS空间传输协议软件,将原来的中低速中继终端设备改造成带有路由网关功能的中低速中继终端设备。在此基础上,采用两台增加路由网关功能的中低速中继终端设备以及信道模拟器搭建天地网络演示验证系统,并分别对采用TCP协议和PEP增强协议作为传输层协议的HTTP应用进行了性能分析比对,证明PEP增强协议更能适应天地网络传输。     

基于CCSDS 标准的高速LDPC 译码算法

简要介绍了准循环低密度奇偶校验（LDPC）码的重要性,对CCSDS 标准定义的LDPC 码进行了深入研究。针对LDPC 码的校验矩阵具有稀疏准循环特性,对归一化最小和译码算法进行了研究,给出了部分并行译码器的结构。通过数值仿真验证了译码算法在高斯白噪声条件下的译码性能。利用现场可编程逻辑器件（FPGA）对CCSDS 标准中定义的（5120,4096）码进行了实现。     

空间信息传输网络层协议分析

网络层处于空间信息传输协议体系的关键层,其协议选择关系着能否实现未来航天任务提出的动态数据传输、灵活路由选择、与地面网络的互操作性等技术要求。对CCSDS空间分包协议、SCPS-NP协议和IP协议等可用于空间通信的网络层协议进行了总结分析,并从功能、地址空间、协议开销和技术成熟度及产品支持等方面进行了比较。可以看出,IP协议是未来空间任务的合理选择。对于没有空间链路路由选择的任务,可先使用CCSDS空间分包协议解决动态数据传输问题。     

CCSDS遥控协议数据认证保护研究

针对CCSDS体制中分包遥控(Telecommand)系统所面临的安全威胁,结合空间通信环境的特点,总结了对遥控协议数据进行认证性保护的技术方法,讨论了认证算法在分包遥控协议中的应用位置。为了避免认证算法与COP-1闭环之间的冲突,提出了在数据链路层COP-1闭环之前进行认证操作的方法。结合国内外相关领域的研究进展,分析了在分包遥控协议中应用SHA-256进行数据认证性保护的必要性与可用性。     

一组高效LDPC码空间通信方案设计与实现

对基于欧氏几何的QC-LDPC码的数学基础进行了分析与阐述,从原理上分析了此类LDPC码性能优异的原因,并结合CCSDS所推荐的适用于近地通信的（8160,7136）码,建立了此类LDPC码的普适性构造方法.针对航天任务中资源、功耗、码速率的严格要求,设计了一套完备的空间通信编码方案,采用移位寄存累加电路单元（SRAA）,分别设计针对面积优化的串行编码电路和针对速度优化的并行编码电路.使用Xilinx Virtex-4 FPGA测试串行编码速率可达210 Mbps以上,并行编码速率最高可达2 Gbps左右.     

Services, architectures, and protocols for space data systems

The author presents a comprehensive discussion of three major aspects of the work of the Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS), a worldwide cooperative effort of national space agencies. The author examines the CCSDS space data communications network concept on which the data communications facilities of future advanced orbiting systems will be based. He derives the specifications of an open communications architecture as a reference model for the development of services and protocols that support the transfer of information over space data communications networks. Detailed specifications of the communication services and information transfer protocols that have reached a high degree of maturity and stability are offered. The author also includes a complete list of currently available CCSDS standards and supporting documentation     

IEC／TC29“电声学”和全国电声学标委会标准动态（2011年7月～2013年9月）

给出了IEC／TC29自2011年7月～2013年9月的工作文件清单及发布的公告,介绍了IEC／TC29和全国电声学标准化技术委员会（SAC／TC23）目前标准和制修订情况。     

Error counter-based negative acknowledgement mode in CCSDS file delivery protocol

Deep space communication has its own features such as long propagation delays,heavy noise,asymmetric link rates,and intermittent connectivity in space,therefore TCP/IP protocol cannot perform as well as it does in terrestrial communications.Accordingly,the Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) developed CCSDS File Delivery Protocol (CFDP),which sets standards of efficient file delivery service capable of transferring files to and from mass memory located in the space segment.In CFDP,four optional acknowledge modes are supported to make the communication more reliable.In this paper,we gave a general introduction of typical communication process in CFDP and analysis of its four Negative Acknowledgement (NAK) modes on the respect of file delivery delay and times of retransmission.We found out that despite the shortest file delivery delay,immediate NAK mode suffers from the problem that frequent retransmission may probably lead to network congestion.Thus,we proposed a new mode,the error counter-based NAK mode.By simulation of the case focused on the link between a deep space probe on Mars and a terrestrial station on Earth,we concluded that error counter-based NAK mode has successfully reduced the retransmission times at negligible cost of certain amount of file delivery delay.     

以太网的环路检测技术

以太网在局域网中取得了巨大的成功,但是在城域网应用领域中仍需要解决网络环路的相关问题。根据不同的以太网应用领域,文章分析了几种环路检测的解决方案,包括生成树协议(STP)、以太网环路保护切换协议(ERPS)、环回检测和成环点定位技术。其中,成环点定位技术新颖实用,非常适合各种以太网局域网和城域网,对于以太网的运行和维护都有很大的意义。目前,全球的标准组织均正在积极对以太网环路检测技术进行标准化,随着标准的不断成熟,以太网的环路检测技术将逐步降低以太网的环路风险,提高以太网的可靠性,便于网络的管理。     

No.7信令系统的安全威胁及其防护

No.7信令系统（SS7）是公用电话网的关键支撑系统,SS7网络最初作为封闭网络来设计的,整个网络由运营商完全控制,各实体高度信任。文章分别针对该系统的信令协议、网络节点和来自外部网络的安全威胁进行了分析,并从协议安全、边界防护和内部安全加固三个方面提出了构建信令系统防护体系的方案。     

高速并行LDPC编码的FPGA实现

LDPC码具有优异的误码性能,并被很多协议采用,其中CCSDS规范就采用了LDPC码。符合CCSDS规范的LDPC码编码器的设计目的是满足卫星实际应用的需求,降低卫星信道传输的误码率。实现了8位并行LDPC码编码,并优化了矩阵信息的存储设计。在XC2V3000 FPGA实测中,8位并行编码吞吐量达到800 Mbps。