空間數據通信傳輸協議研究范文

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現階段，我國航空航天事業保持著較快的發展速度，為了適應其發展的需求，對通信網提出了更高的要求，構建天空地的一體化通信網得到了廣泛的關注，此通信網的構建具有積極的意義，解決了空間飛行器的諸多問題，保證了航天資源的合理配置，實現了空間大數據量信息的實時傳輸。但目前，一體化通信網的研究仍存在不足，特別在傳輸協議方面，仍需對其展開進一步研究。

1統一信息網空間數據通信傳輸協議研究的意義

現階段，數據通信存在諸多的不足，主要表現在較高的誤碼率、非對稱信道、易中斷的通信鏈路等，為了有效解決上述問題，采用了傳統的TCP/IP，此時的空間通信協議，雖然控制了航天任務開發、維護的成本，保證了空間信息網與地面互聯網二者間的有效互通，但也產生了一系列的新問題，如：對航天器的處理能力有著較高的要求，協議未能滿足空間鏈路的需求，在此情況下，空間通信問題仍較為嚴峻，制約著我國航天航空事業的發展。因此，根據空間通信的特點及需求，國際組織提出了空間通信協議規范，即：SCPS。當前，我國航天航空主要采用CCSDS協議對天地間的數據進行傳輸與處理，對SCPS協議的使用缺少廣泛性，因此，關于SCPS協議的研究需不斷完善，以此滿足我國天空地一體化信息網發展的需求。

2空間信息網構架

在天空地一體化信息網絡構建過程中，最為關鍵的便是飛行器組網技術，目前，我國的衛星網絡主要分為三類，分別為同步軌道、中低軌道及多層軌道衛星網絡，第一類的優點為組網結構簡單、衛星節點間位置及星間鏈路較為穩定，第二類與第三類的網絡中存在兩種星間鏈路，分別存在于軌內與軌間。根據我國衛星網絡的實際情況可知，衛星組網難度較大，對技術有著較高的要求。為了有效解決統一信息網中飛行器的組網問題，本文提出了有線等效網絡的空間信息網構架，首先，對太空中的飛行器進行分類處理，其處理依據為區域、軌道與功能等；其次，將一顆同步衛星和飛行器借助無線鏈路進行連接組網，進而構成了短期有限局部區域網；再次，將固定飛行器，即：同步衛星與地面站，借助鏈路連接成網，進而構成了長期穩定的有線網絡；最后，將短期有限網絡通過切換技術轉變為穩定的長期有線網，并將長期穩定的有線網絡與短期穩定的空間局域網進行連接，進而構成空間廣域網[1]。本文提出了基于有線等效網絡的空間信息網架構，它是由基于有線等效網絡的空間局域網、空間廣域網及越區切換協議組成的，該信息網對空間飛行器進行了分級組網，在此基礎上，飛行器間借助無線鏈路實現了連接，進而形成了有線網絡，即：有線等效網絡。上述研究不僅滿足了統一信息網絡關鍵技術需求，同時也適應了知識產權發展的需要。通過天空地一體化通信網絡的研究，實現了全球覆蓋通信，保證了航天星-地資源的高效利用，提高了對中低軌航天器的精密測控，延伸了通信網絡實現了一體化的5W通信服務。

3空間通信傳輸協議規范

在20世紀末，空間數據系統咨詢委員會提出了空間通信協議規范，即，SCPS，它根據空間傳輸環境的特性，對傳統的TCP/IP協議棧進行了修改與擴展，在此基礎上，制定了網絡協議、安全協議、傳輸協議與文件協議，SCPS實現的基礎為Internet，通過修改與擴充后，有效解決了空間通信中存在的問題，提高了空間數據傳輸的完整性、有效性與可靠性。在國外，關于SCPS的研究與應用均較為廣泛，但在國內，受諸多因素的影響，我國測控和通信領域均應用著CCSDS標準，而對于SCPS的研究十分匱乏，在此情況下，制約著我國航天航空事業的發展，造成了大量資源的浪費，增加了空間系統的成本[2]。通過SCPS傳輸協議的設計，滿足了當前或未來空間通信環境的需求，此協議修改了標準協議，進而有效解決了空間環境與資源限制的相關問題，具體的問題有窗口縮放比例、往返時間測量、記錄邊界指示及高度對稱通信信道性能下的應答機制等。針對不同的通信環境，TCP提供了擴展的有效技術，滿足了互聯網社區的需要，當前，互聯網主要用于地面通信環境，因此，TCP側重于優化此環境的服務。但地面和空間環境對通信協議性能的影響存在差異，空間環境下的屬性傾向于移動和無線通信，因此，SCPS應優化移動和無線通信社區的服務。在通信環境不同的問題得到解決后，SCPS傳輸協議要對TCP進行進一步規范，主要體現在誤比特率、RTT、連接連通性、鏈路性能及內存性能等方面[3]。

4結論

綜上所述，本文介紹了統一信息網空間數據通信傳輸協議研究的意義，闡述了基于有線等效網絡的空間信息網構架及空間通信協議規范傳輸協議的相關內容，相信，隨著一體化通信網絡的構建，我國航天航空事業的發展將更加穩定。

作者：王梅 閆豐 單位：武警石家莊士官學校