空間信息傳輸協(xié)議的類(lèi)型與應(yīng)用

邵玨熹

（湖南廣益實(shí)驗(yàn)中學(xué) 410014）

空間信息傳輸協(xié)議的類(lèi)型與應(yīng)用

邵玨熹

（湖南廣益實(shí)驗(yàn)中學(xué) 410014）

空間信息傳輸協(xié)議直接影響著空間任務(wù)的執(zhí)行效果，目前常用的傳輸協(xié)議有CCSDS空間分包協(xié)議、SCPS-NP協(xié)議、IP協(xié)議等。本文主要基于這三種類(lèi)型的傳輸協(xié)議進(jìn)行分析，并分析其具體的應(yīng)用。

空間信息傳輸協(xié)議；類(lèi)型；應(yīng)用

空間信息傳輸協(xié)議是空間任務(wù)執(zhí)行的主要依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層位于空間信息傳輸協(xié)議體系的主要位置，協(xié)議的選擇將決定未來(lái)航天工程所必須的技術(shù)規(guī)范包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸、路由選擇以及與地面網(wǎng)絡(luò)的互操作性等?，F(xiàn)有的適用于空間信息傳輸網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議大致可分為CCSDS空間分包協(xié)議、SCPS-NP協(xié)議以及IP協(xié)議等，同時(shí)前兩種協(xié)議合稱(chēng)為CCSDS網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。本文將對(duì)三種協(xié)議的技術(shù)特點(diǎn)與比較以及空間信息傳輸網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)要的描述。

1 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分析

1.1 CCSDS空間分包協(xié)議

空間分包協(xié)議是通過(guò)原始AOS協(xié)議的路徑業(yè)務(wù)提供。使用網(wǎng)絡(luò)管理預(yù)先配置端到端路由，也就是邏輯數(shù)據(jù)通道LDP，依據(jù)Path ID進(jìn)行標(biāo)記任務(wù)?？臻g分包協(xié)議的數(shù)據(jù)單元指的是版本1的CCSDS包，Path ID通過(guò)CCSDS包導(dǎo)頭中的APID代表，同時(shí)和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議中的APID限制符保持一致，只有這樣才可以保證其在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的唯一性。空間分包協(xié)議是以無(wú)連接為基礎(chǔ)，其發(fā)送的是混亂的、復(fù)雜的、不保證完整的數(shù)據(jù)，同時(shí)伴隨的是異步數(shù)據(jù)。LDP只能夠單向，以保證實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)或組播路由。空間分包協(xié)議對(duì)流量實(shí)行不限制狀態(tài)，并且數(shù)據(jù)格式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段處理?？臻g分包協(xié)議的基礎(chǔ)是提前配置LDP，同時(shí)使用Path ID取締獨(dú)立的端地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)LDP任務(wù)，進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)空間信息傳輸效率的目的。然而這種更高的效率是建立在對(duì)靈活性降低的基礎(chǔ)上，只能運(yùn)用在靜態(tài)路由的通信場(chǎng)合中。

1.2 SCPS-NP協(xié)議

SCPS類(lèi)型協(xié)議是通過(guò)CCSDS以地面因特網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議體系為依據(jù)建立的，其目的是以滿足空間通信需求為前提，實(shí)現(xiàn)能夠與因特網(wǎng)協(xié)議的兼容性和互操作性。所以其設(shè)計(jì)理念是依據(jù)因特網(wǎng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間環(huán)境的優(yōu)化，同時(shí)SCPS-NP也就是其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。通過(guò)與IP協(xié)議對(duì)比，就能發(fā)現(xiàn)SCPS-NP的優(yōu)化性能包括：用戶能夠使用多種不同長(zhǎng)度的導(dǎo)頭，以實(shí)現(xiàn)效率和功能的最佳配置；以AOS的路徑業(yè)務(wù)為參考，實(shí)現(xiàn)通過(guò)管理機(jī)制進(jìn)行配置端到端路由；多種洪泛尋址手段；通過(guò)和因特網(wǎng)控制信息協(xié)議比較，發(fā)現(xiàn)SCPS能夠控制信息協(xié)議增加因?yàn)樾诺蕾|(zhì)量產(chǎn)生鏈路中斷的信令數(shù)據(jù)。

1.3 IP協(xié)議

因特網(wǎng)是當(dāng)前國(guó)際上使用最廣泛、規(guī)模最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是以TCP/IP體系為基礎(chǔ)建立的，同時(shí)TCP/IP是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的國(guó)際性規(guī)范，并且IP協(xié)議則是此體系中的核心網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。TCP/IP體系的網(wǎng)絡(luò)層（IP層）軟件，必須具備路由功能、差錯(cuò)處理與控制功能等。所以，在IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了ICMP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)處理和控制功能，同時(shí)規(guī)定了RIP、OSPF和BGP等網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議以確保能夠自動(dòng)路徑信息獲取。

2 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議比較

2.1 功能與地址的比較

通過(guò)對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn)，三種協(xié)議的共同點(diǎn)是都能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接復(fù)用與組播，都不能夠?qū)崿F(xiàn)差錯(cuò)檢測(cè)、恢復(fù)、排序與流量監(jiān)管等操作。不同點(diǎn)是在管理機(jī)制配置連接、靈活性、路由選擇類(lèi)型、路由表維護(hù)方法、分組生存時(shí)間控制、信令支持以及與地面網(wǎng)絡(luò)的互操作等問(wèn)題上都存在差異。路徑地址是以實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中源端到各個(gè)目的端的邏輯數(shù)據(jù)路徑的目的，由管理機(jī)制進(jìn)行配置工作，并不是協(xié)議驅(qū)動(dòng)。端系統(tǒng)地址適用于標(biāo)識(shí)單個(gè)端系統(tǒng)或多個(gè)端系統(tǒng)。空間分包協(xié)議地址需要和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議中的限制符保持一致，從而確保其獨(dú)有性，然而其他協(xié)議地址本身就是獨(dú)立唯一的。由此可以確定，協(xié)議的地址設(shè)置是以其功能為基礎(chǔ)。

2.2 協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)

空間分包協(xié)議的導(dǎo)頭長(zhǎng)度基本上都是6 Byte，設(shè)置的包長(zhǎng)范圍大約是在7～65542 Byte之間。SCPS-NP的導(dǎo)頭長(zhǎng)度并不是固定的，由其提供的功能決定，長(zhǎng)度在4～46 Byte之間，設(shè)置的包長(zhǎng)范圍大約是在4到8192Byte之間。IPv4協(xié)議的導(dǎo)頭則固定為20 Byte，如果附加可選域，其導(dǎo)頭最長(zhǎng)可以為64 Byte，設(shè)置的包長(zhǎng)范圍大約是20～65535Byte之間。

2.3 技術(shù)成熟度和產(chǎn)品研發(fā)

從1980年地面因特網(wǎng)出現(xiàn)開(kāi)始，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，其規(guī)模呈跳躍式的擴(kuò)大的趨勢(shì)，目前已經(jīng)是世界上應(yīng)用最普遍、規(guī)模最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，成為實(shí)現(xiàn)地球村的基本條件。地面因特網(wǎng)是以TCP/IP協(xié)議簇為基礎(chǔ)構(gòu)建，其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的核心則是IP協(xié)議。在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的軟件與硬件產(chǎn)品的研發(fā)、日常維護(hù)與性能提升等具有巨大的后勤保障和資金支持。雖然對(duì)與SCPS-NP相關(guān)的軟件研發(fā)取得了一定的成果，但是其只能用在特定的領(lǐng)域，與IP協(xié)議相比，需要更進(jìn)一步的發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

從空間信息領(lǐng)域的發(fā)展情況來(lái)看，IP協(xié)議的實(shí)用性更為廣泛，但是，這一協(xié)議的廣泛應(yīng)用還需要一定的時(shí)間。相信在學(xué)界的努力下，這一研究必然可以獲取更加豐碩的成果。

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TP393

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1004-7344（2016）35-0240-01

2016-11-28