国家标准计划《空间数据与信息传输系统 文件传输协议》由 TC425(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会)归口,TC425SC3(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会空间数据与信息传输分会)执行 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 北京空间飞行器总体设计部 。
| 49 航空器和航天器工程 |
| 49.140 航天系统和操作装置 |
本标准修改采用ISO国际标准:ISO 17355:2007。
采标中文名称:空间数据与信息传输系统 文件传输协议。
空间数据与信息传输系统中的文件传输协议是为了满足航天器到地面、地面到航天器以及航天器之间文件传输的航天任务需求而设计的。
航天器文件传输协议可用于各种不同类型的任务环境,从简单的单个低轨航天器,到由多个地面设施、轨道器、着陆器及多条通信链路组成的复杂系统。
随着航天器任务的复杂程度提高,未来的航天任务将面临以下问题:(1)星际间将有更多的卫星和飞船,面临更复杂的通讯布局,通信不仅局限于星地之间,还将面向航天器之间通讯;(2)随着未来向行星际空间探索任务的增多以及天地一体化信息网络的构建,航天器将面临大量信息的处理,需具备海量数据的存储空间以及文件传输功能;(3)星载通信需要向智能自主管理方面发展,实现文件的自动传输和按需获取,降低目前的人为干预,提升用户的使用便捷性。
通过使用标准可靠的传输协议传输数据来实现数据的自动传输、部分程序的重用、任务间的协同,减少新任务的设计时间和经费,是我们解决以上众多问题的行之有效的途径。
文件传输在深空比在地球附近面临着更多的障碍,如无线电信号的延迟、线路的中断、安全问题增强等,现有的文件传输体制对于无线电信号的延迟、线路的中断、大量数据的加载和下卸、不同任务需求格式的变化等情况难以灵活适应,并且无法满足深空探测对空间网络通信的要求。
因此,急需建立航天器文件传输相关的标准,提升我国在航天器文件传输技术领域的能力。
CFDP文件传输协议是空间数据系统咨询委员会(CCSDS)制定的一个建议书,用以适应广泛的深空文件传输要求。
该建议书由NASA、ESA等一些空间机构所共同参与制定,于2002年发布第一版,目前最新的版本是2007年发布的第4版。
CFDP在CCSDS的分层协议模型中处于应用层和传输层,支持端到端的文件传输,这些端点可以是卫星、地面站或中继星。
在端与端相互不可见时,文件传输可以通过一个或多个中继点(中继星或地面中继站)和多条连接实现。
用户只需决定文件传输的时间和目的地,CFDP负责随端到端的连接变化进行动态路由。
CFDP完全建立在一个存储转发通信模型上,当航天器在地球到深空行星的轨道上进行文件传送,且航天器在地球的背面飞行时,传输两端的实体会将协议数据单元存储在非易失性的存储器中,直到航天器重新出现,可以继续传送文件。
这个存储转发模型最大的优点是可以把用户应用程序从通讯系统隔离出来,不用考虑物理层能不能传输,也就是说提交给CFDP实现端到端传输,这种延迟传输可以简化航天器和地面软件的设计,从而降低成本。
CFDP文件传输协议自发布以来,已在美国的深空碰撞任务等任务中得到了成功的应用,在国内航天领域尚无飞行应用经验。
随着我国在遥感、导航、载人、深空探索领域的技术发展,未来将逐渐建立卫星的文件传输体系以及空间信息网络的文件传输体系,卫星可成为天地一体化网络体系中的一个存储节点,地面可以像访问互联网中的文件服务器一样实现对卫星中文件的访问,从而能提高用户的操作便利性,使用户获得更好的体验。
目前,空间数据与信息传输系统的文件传输的相关国标尚处于空白状态,需要制定一份文件传输协议,针对航天器上的文件传输的特有需求,更加规范、明确我国使用文件传输协议的范围、适用性、基本要点及操作规程内容,以适用任何采用文件传输协议的航天器。
1 范围 本标准规定了空间数据与信息传输系统的文件传输协议分层定义、业务定义、协议操作规范、协议数据单元格式、用户操作、CFDP业务类别、管理信息库等内容。 本标准适用于航天器之间以及航天器与地面之间的文件传输。 2 引用文件 给出引用文件 3 术语和定义 规定本标准的术语和定义。 4 缩略语 规定本标准的缩略语。 5 协议概述 规定协议体系架构、寻址、交互过程等。 6 业务定义 规定协议提供的业务种类、原语、参数、需要的底层业务等。 7 协议操作规范 规定核心的操作步骤以及扩展操作步骤。 8 协议数据单元格式 规定CFDP协议的数据单元(PDU)格式,含文件命令PDU、文件数据PDU、类型-长度-值参数等。 9 用户操作 规定预留的CFDP消息格式、协议代理操作、目录操作、远程状态报告、远程挂起、远程恢复、存储与转发等。 10 CFDP业务类别 规定协议提供的不可靠传输、可靠传输、通过一个或多个中转节点的不可靠传输、通过一个或多个中转节点的可靠传输等4种业务类别。 11 管理信息库 规定协议可供配置的管理参数,包括本地配置参数以及远程配置参数。 附录A(资料性附录)本标准与ISO 17355:2007相比的结构变化情况 附录B(资料性附录)本标准与ISO 17355:2007相比的技术性差异及原因 附录C(资料性附录)校验和计算示例 提供校验和计算的示例。