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与TCP/IP协议转换的研究与实现

随着低轨卫星星座、载人航天工程和空间应用等领域的发展,空间传输网络和地面传输网络的融合已成为天地一体化网络发展的必然趋势。针对空间基于CCSDS(国际空间数据系统咨询委员会)链路协议的IP网络和地面IP网络之间的转换问题,文章提出一种协议网关的设计方案。该网关采用灵活的多线程结构和分层次分模块的架构实现CCSDS标准和TCP/IP(传输控制协议/网际协议)间的转换,利用ARP(地址解析协议)欺骗技术解决UDP(用户数据报协议)/TCP通信问题,实现终端通过低轨卫星的中继进行网络服务。最后给出了该网关的实现流程和性能测试结果。     

CCSDS空间遥控链路异常行为检测算法

空间通信网络的开放性使其面临巨大的安全威胁,在空间遥控链路中应用认证或加密等密码学算法以增强空间遥控数据传输的安全性成为该领域的主要研究方向。由于CCSDS空间遥控链路COP-1协议与所加入的认证机制对传输错误均具有敏感性,而恶意攻击或信道误码均能引起数据接收端的重传请求,使得数据发送端无法对链路中的协议异常行为进行检测。该文提出了一种新的重传请求机制,改进了现有的COP-1传输控制协议,并建立了空间遥控链路中恶意攻击者的攻击行为模型,基于假设检验的策略提出了CCSDS空间遥控链路异常行为检测算法。仿真实验结果表明,所提出的算法能够在各种信道状态下准确、无误地检测到链路中攻击者的存在。     

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。     

IP OVER CCSDS协议网关设计

随着我国载人航天、深空探测等领域的发展,空间传输网络与地面传输网络的融合已经越来越紧密。针对地面网络IP协议与空间网络CCSDS AOS协议转换设备的迫切需求,在以太网接口芯片和FPGA TEMAC接口IP内核的基础上进行设计,提出了一种IP协议与CCSDS AOS协议转换设计方案。采用该方案实现的设备已经进行了试验和验证,结果表明,IP OVER CCSDS协议网关达到了设计指标要求,可在基于IP业务的天-地传输系统中推广使用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

卫星光网络数据封装问题研究

研究了地面光纤网络SDH和空间微波链路网络CCSDS数据封装方法与帧结构,对相关协议在卫星光网络中的应用进行了分析,并提出了适应性修改的思路.针对卫星光网络链路容量大、时延长和误码率高的特点,提出了一种高速通信的数据封装方法,设计了相应的帧结构,为卫星光网络标准化数据传输提供基本的解决方法.     

全球卫星导航系统星间链路层协议设计

分析了全球卫星导航系统（GNSS）发展的现状,指出建立GNSS星间链路（ISL）的需 求。针对这样的需求,提出以高级在轨系统（AOS）空间数据链路层协议建议书为参考来设 计适用于GNSS的星间链路层协议。对GNSS星间可能传输的业务信息基于AOS的建议进行了归 类,认为GNSS星间链路层协议可以使用AOS,具体给出了AOS建议下星间链路层协议的设计。 为使协议更适合GNSS ISL链路层,主要从3个方面对AOS进行改进,即：优化了虚拟信道数 据单元的结构,削减了3种服务,改进了虚拟信道调度与复用方法。对协议的性能进行了分 析仿真,得出了信道误码率、帧长、包长和吞吐量的关系,仿真结果表明所设计的协议可 作为GNSS星间链路协议设计的参考。     

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。     

CCSDS分包遥控协议分析

空间数据系统委员会（CCSDS,Consultative Committee for Space Data System）所发布的标准在窄间数据通信领域起着极其重要的作用,很多标准已经转化为ISO国际标准。分包遥控（TC）协议主要用于地面对航天器的控制,其安全性和准确性对航天器至关重要。着重对TC协议进行通信进程演算（CCS）,通过演算没有发现协议中有死锁与活锁等问题,为今后CCSDS协议（如PSLS）的开发提供了有效的分析方法。     

IP OVER CCSDS合路器设计及链路流控制优化

随着空间技术的蓬勃发展和航空航天合作的日益国际化,各国的空间卫星与空间站实现信息和数据的交互成为发展趋势,针对这项需求空间数据系统咨询委员会(CCSDS)提出了统一的空间通信标准(CCSDS标准)。现设计一种基于IP OVER CCSDS的合路器,合路器实现对数据的接收、封装和传输,针对链路流控制模块进行优化。使合路器性能有显著提高。     

CDPD系统的切换机制研究

ＣＤＰＤ（蜂窝数字分组数据）系统的切换机制不同于模拟窝通信系统和数字蜂窝通信系统。在研究了ＣＤＰＤ系统的无线资源管理规程（ＲＲＭＰ）,移动网络登记协议（ＭＮＲＰ）和移动网络位置协议（ＭＮＬＰ）的基础上,对ＣＤＰＤ系统的切换机制和切换性能进行了深入的讨论,定时地分析了ＣＤＰＤ系统的链路中断概率。     

利用2G-ALE提高短波接入效率的一种思路

在分析第二代短波自动链路建立协议（2G-ALE）的链路建立过程和短波接入网络结构的基础上,提出了一种以2G-AL的自动链路建立为基础,针对短波接入网络进行集中链路控制的思路。该思路通过依托有线传输网络连接集中链路控制器与基站,利用一个集中链路控制器控制多个短波接入基站的自动链路建链过程,充分利用空间分集效果,提高短波机动站的接入链接概率和效率。     

采用多LLID技术的EPON综合接入系统

采用远端光网络单元（ONU）设备和多逻辑链路标识（LLID）的技术,将以太网无源光网络（EPON）系统的多业务管理和远端设备管理融入新的框架,并通过将服务等级协议（SLA）与链路相联系,将业务在链路上分流,使得系统的带宽保证和严格的时延抖动控制成为可能,从而克服了以太网传送体制只能“尽力转发”的不足,较好地解决了多种业务综合接入能力的问题。     

遥科学信息系统的安全问题研究及若干措施

分析了当今遥科学信息系统中存在的一系列安全隐患,及时提出安全遥科学的基本框架, 并从密码学角度提出了若干对策和建议.其次,着重研究怎样保护基于CCSDS高级在轨系统的空间通信链路免受非法第三方攻击的情形: 为遥科学信息传输系统提出传统密码与公钥密码相结合、保密性与身份认证相统一的高强度密码方案和一种快速算法,在一定程度上将减轻制约遥科学发展的"瓶颈"问题--时间延迟.     

基于LVDS的AOSHSLC接口和测试系统研究

高级在轨系统（AOS）是空一空和空一地的测控与通信数据及其他有效载荷数据进行数据处理和数据管理的系统。提出在AOS系统中,采用位于空间数据链路层中,工作于虚拟信道链路控制（VCLC）子层的高速链路控制器（HSLC）,将高速和低速有效载荷分开以降低合路器和分路器的压力。提出了高速链路控制器的硬件接口和地面测试系统的设计方案,绘出了实现和测试结果。     

IP的路由选择

ＩＰ路由选择分为两大类：内部网关协议 （ＩＧＰ）和外部网关协议（ＥＧＰ）。ＩＧＰ运行在某个自有系统的内部,典型应用是一个企业或服务运营商的内部独立网络。ＥＧＰ提供上述系统之间的互连,使ＩＰ数据报可通过组成互联网的复杂ＩＰ网络进行路由。 ＩＧＰ又分为两类：距离向量协议,如路由信息协议（ＲＩＰ）,以及链路状态协议,如ＯＳＰＦ（ｏｐｅｎ ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｐａｔｈ ｆｉｒｓｔ）和中介系统－中介系统（ＩＳ－ＩＳ）。ＲＩＰ对于小型网络比较简单和有效,但是,对于大型的电信网络,有些特性是多余的,例如网络最多有１…