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国家标准计划《空间数据与信息传输系统 空间数据链路IP扩展协议》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中国航天标准化研究所

目录

基础信息

计划号
20241889-T-469
制修订
制定
项目周期
16个月
下达日期
2024-06-28
公示开始日期
2024-05-06
公示截止日期
2024-06-05
标准类别
方法
国际标准分类号
49.140
49 航空器和航天器工程
49.140 航天系统和操作装置
归口单位
全国宇航技术及其应用标准化技术委员会
执行单位
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
主管部门
国家标准委

起草单位

采标情况

本标准修改采用ISO国际标准:ISO 20206:2015。

采标中文名称:空间数据与信息传输系统 CCSDS上的IP空间链路协议。

目的意义

随着空间应用复杂程度的提高,未来的航天任务将面临以下问题:(1)更多的航天任务并非单星能够独立完成,而是需要多个航天器,以及与地面控制站之间交互,以及协同分工才能完成;(2)随着航天器硬件能力的提升,会出现更多完成特定功能的应用,需要有一套灵活、低开销、普适性强的网络层协议支持;(3)未来航天器之间通过星间链路构建了天基网络,同时与地面节点需要实现互联互通,进而组成天地一体化网络,实现数据高效交换。

面对“网络化”的航天器发展趋势,通过使用一种轻量级标准的、具有星地兼容性的网络层协议来实现数据的高效传输、动态路由、自动寻址,协议转换等功能,减少新的空间应用所需要的网络开销,都是我们解决以上众多问题的行之有效的途径之一。

空间信息网络将不同类型的航天器连接起来实现数据信息交互,组成天基网络,除了需要必要的硬件设备组成星间链路,更为重要的是具备简洁、普适、高效的通信协议。

而为了与地面互联网互联,进一步实现天地一体化网络,又需要将航天器之间使用的天基网络协议与地面互联网普遍使用的协议相融合,其中最关键的步骤之一就是设计天地一体化网络兼容性协议,既能够支持航天器协议及地面互联网协议,又能够支持过去常用的协议及支持未来的协议扩展。

下面将从如下3个方面阐述对制定本标准的必要性。

(一) 空间数据链路IP扩展协议是航天器接口标准化的重要补充 当前大部分航天器仍处于单星工作模式,与地面测控站之间“烟囱式”的操作模式,严重限制了数据传输的效率和实时性。

利用先进的星间链路技术实现不同类型航天器的互联,组成天基网络,被诸多研究人员认为是下一代互联网的重要组成部分。

而为了真正实现节点之间的互联互通,需要统一制定高效可靠的通信协议。

CCSDS作为空间数据系统的标准化组织已经制定了航天器星载接口标准,设计了分层的协议体系架构,但是重要关注了物理层、数据链路层,以及应用支持层的相关协议。

空间数据链路IP扩展协议可以作为航天器接口标准化的重要补充,使整个协议体系更加完整并具有更强的工程操作性。

(二) 空间数据链路IP扩展协议是实现天地一体化网络的重要环节 目前,地面互联网广泛使用的网络层协议就是IP协议,该协议简单、高效、普适性强,能够支持地面大量多种类型的设备接入互联网实现数据交换。

为了使航天器及由其作为节点组成的天基网络与地面互联网的顺利融合联通,天基网络的网络层协议也应适用IP协议。

但是,由于天基网络数据链路与地面有较大的差异性,也为了与前序在轨运行的航天器有较高的继承性,迫切需要制定完全兼容地面互联网IP协议,并且对CCSDS协议体系有较好包容性的天基网络的网络层协议。

(三) 空间数据链路IP扩展协议是航天器业务多样性的重要支撑 IP协议作为地面互联网的网络层协议,获得广泛使用,一方面是由于协议简洁、高效、开销较小,能够部署在多种类型的硬件设备上使用,另一方面也是由于IP协议对上层协议具有极强的包容性,能够支持大量类型的应用层协议进行数据传输。

目前,航天器应用类型较为单一,功能简单,除了受限于航天器硬件处理能力,最主要的原因是缺少灵活高效的网络层协议。

未来航天器硬件能力必将获得极大提升,而为了实现航天器的好用、易用,必将需要更加丰富多样的业务支持,因此,设计适用于天基网络灵活高效的网络层协议迫在眉睫。

综上所述,需要制定一份空间数据链路IP扩展协议,对协议的功能、数据结构、在整个协议体系中的定位及与上下层协议的接口关系等进行规范,对天地一体化网络建设、地面与航天器接口标准化设计等提供支撑。

范围和主要技术内容

本标准规定了空间数据链路IP扩展协议的总则、业务规定、数据单元格式、处理流程等。 本标准适用于无法直接通过空间数据链路协议传送数据单元的空间任务。主要研究内容包括: 1 范围 2 引用文件 3 术语和定义 规定本标准的术语和定义。将对“定界”、“IP协议数据单元”、“物理信道”、“空间链路”等重要概念进行定义和说明。 4 缩略语 规定本标准的缩略语。 5 协议概述 5.1概述 对空间数据链路IP扩展协议在空间数据链路协议上传输IP PDU的推荐方法进行描述。 5.2 业务描述 对提交SDU的业务用户与执行在空间链路上传输PDU的业务提供者之间的接口关系进行描述。 5.3 功能描述 对空间数据链路IP扩展协议的功能进行说明。 5.4协议概念与基本原理 对空间数据链路IP扩展协议运行的基本原理、协议头部的枚举与映射进行描述。 6业务规定 6.1 概述 概述业务定义的形式和一般共性原则。 6.2 原语 说明本协议处理过程的相关原语。 6.3 业务参数 说明本协议的原语中涉及到的各项参数的名称标识、定义、用途、取值等属性。 6.4 与本标准关联的下层业务 描述与本标准关联的下层业务,包括该业务的功能,与本标准协议之间的关系等内容。 7 数据单元格式 对协议数据单元的格式进行规定。 8 处理流程 分别从发送端及接收端对协议处理流程进行描述。