基于數(shù)據(jù)池的中繼衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)傳輸體系及關(guān)鍵技術(shù)研究

李望 朱亮 胡星剛 徐會忠

(1 中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所,成都 610036) (2 北京空間信息中繼傳輸技術(shù)研究中心，北京 100094)

中繼衛(wèi)星因?yàn)槠涔逃械膬?yōu)點(diǎn)，受到美俄等航天強(qiáng)國的重視并得到大力發(fā)展[1-5]。隨著中繼衛(wèi)星的技術(shù)快速發(fā)展，我國的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)也得到長足發(fā)展。文獻(xiàn)[5-6]總結(jié)了我國第一代中繼衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)情況，包括共性難點(diǎn)和總體設(shè)計上的特殊性。文獻(xiàn)[7]提出了以中繼衛(wèi)星系統(tǒng)為骨干構(gòu)建我國空間傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想，通過星間、星地高速激光/微波鏈路，可有效保障空間大量信息的快速落地。但是，空間大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來越多，如何保障這些不同用戶與任務(wù)的空間數(shù)據(jù)落地后進(jìn)行有效的傳輸與分發(fā)成為中繼衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展中急需解決的主要問題之一。

現(xiàn)有的中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)為中心代理型，即空間數(shù)據(jù)落地后都通過地面站送給調(diào)度中心(以下簡稱中心)，再由中心按照預(yù)先配置好的用戶連接，將數(shù)據(jù)送給用戶。這種中心代理架構(gòu)是在數(shù)據(jù)發(fā)送者和數(shù)據(jù)接收者之間引入一個中介，即在地面站與用戶間引入中心的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備，中心的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備接收數(shù)據(jù)發(fā)送者(地面站)發(fā)出的數(shù)據(jù)，根據(jù)本地保存的任務(wù)信息對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，將數(shù)據(jù)分類轉(zhuǎn)發(fā)給不同的數(shù)據(jù)接收者(用戶)，這種架構(gòu)對中心數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備的可靠性、傳輸能力等有著較高的要求，同時需要固定配置用戶端的鏈路。因此，傳輸與分發(fā)系統(tǒng)的可靠性、靈活性、傳輸性能將明顯制約中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)傳輸效能。

本文提出的基于數(shù)據(jù)池(以下簡稱為池)的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)架構(gòu)，采用多個通用的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)池，池的兩端分別連接地面站與用戶。根據(jù)不同用戶、不同任務(wù)的地面數(shù)據(jù)傳輸需求，可靈活的調(diào)度池中的數(shù)據(jù)傳輸資源，完成資源動態(tài)調(diào)度與配置。由于不存在中心代理模式下的傳輸性能瓶頸，同時提升傳輸與分發(fā)系統(tǒng)的可靠性，并具有靈活的用戶連接配置能力，該架構(gòu)將明顯提升中繼衛(wèi)星系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)效能。

1 傳輸模式分析

1.1 現(xiàn)有中心數(shù)據(jù)傳輸模式

中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)是中繼衛(wèi)星先通過星間鏈路，將衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的返向數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫l(wèi)星所對應(yīng)的地面站，再將用戶的數(shù)據(jù)匯集到中心，最后傳輸給用戶中心；同時用戶中心也是先將前向數(shù)據(jù)發(fā)給中心，再根據(jù)規(guī)劃，發(fā)給各地面站，再通過相應(yīng)的衛(wèi)星鏈路送給衛(wèi)星用戶。因?yàn)橹欣^衛(wèi)星是同步軌道衛(wèi)星，所以可以一直維持天地鏈路，保持實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸。這與中低軌衛(wèi)星只能在過頂?shù)孛嬲緯r進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸存在顯著區(qū)別。中繼衛(wèi)星傳輸采用中心代理傳輸方式，即所有的數(shù)據(jù)都通過中心的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備進(jìn)行傳輸，如圖1所示。地面站提供前返向數(shù)據(jù)發(fā)送/接收通道，接收中心的傳輸與分發(fā)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的前向數(shù)據(jù)；同時接收、恢復(fù)空間數(shù)據(jù)幀，按地面格式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)打包，向中心的傳輸與分發(fā)設(shè)備發(fā)送。中心完成地面鏈路控制，按照任務(wù)計劃，配置好地面站與數(shù)據(jù)傳輸分發(fā)設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備與用戶等之間的鏈路，然后數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備接收用戶發(fā)送的前向數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到所連接的地面站，接收地面站發(fā)送的返向數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到用戶，同時完成前返向數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換。用戶接收中心的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備發(fā)送的返向數(shù)據(jù)并按約定的格式解包，按約定的格式打包前向數(shù)據(jù)并向中心的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)設(shè)備發(fā)送。

圖1 基于中心的數(shù)據(jù)傳輸模式Fig.1 Center-based data transfer mode

如圖1所示，現(xiàn)有中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕獑栴}有：①數(shù)據(jù)傳輸流程受單一傳輸模式的制約，并存在明顯的數(shù)據(jù)傳輸能力瓶頸；②數(shù)據(jù)傳輸資源、接口配置固化，靈活性差，可能導(dǎo)致傳輸系統(tǒng)的可靠性差；③地面站、中心、用戶三者間數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備信息接口復(fù)雜、狀態(tài)差異大，導(dǎo)致高速數(shù)傳設(shè)備資源利用率低、地面鏈路建設(shè)投入巨大。

1.2 基于池的數(shù)據(jù)傳輸模式

基于池的數(shù)據(jù)傳輸模式采用新的傳輸架構(gòu)，多個通用的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備形成一個傳輸與分發(fā)池，負(fù)責(zé)與地面站、用戶等進(jìn)行動態(tài)鏈接，完成前返向數(shù)據(jù)的接收、處理、分發(fā)等，如圖2所示，包括兩種傳輸設(shè)備方式：基于調(diào)度的數(shù)據(jù)傳輸和基于IP網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸?；谡{(diào)度的數(shù)據(jù)傳輸是在中心的控制、調(diào)度下完成建鏈、數(shù)據(jù)傳輸、拆鏈等，基于IP網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸是基于路由策略的數(shù)據(jù)傳輸，按照目標(biāo)地址自動完成數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)。

在基于調(diào)度方式下，中心接收用戶發(fā)送的任務(wù)請求，分配數(shù)據(jù)分發(fā)池資源，向?qū)I(yè)監(jiān)控下達(dá)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)/數(shù)據(jù)重傳任務(wù)，向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸池任務(wù)調(diào)度設(shè)備通信參數(shù)。任務(wù)結(jié)束后，接收專業(yè)監(jiān)控上報的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果報告；數(shù)據(jù)傳輸池接收地面站專業(yè)監(jiān)控下達(dá)的任務(wù)信息，分配數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備資源，與用戶數(shù)據(jù)接收模塊建立數(shù)據(jù)連接，接收用戶數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)送的前向數(shù)據(jù)，并向用戶數(shù)據(jù)接收模塊傳輸返向數(shù)據(jù)。與地面站數(shù)傳終端設(shè)備建立連接，接收數(shù)傳終端發(fā)送的返向數(shù)據(jù)，并向數(shù)傳終端發(fā)送前向數(shù)據(jù)。完成數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換；用戶完成中繼衛(wèi)星數(shù)傳/重傳任務(wù)申請，接收中心返回的數(shù)據(jù)傳輸池任務(wù)調(diào)度設(shè)備通訊參數(shù)并轉(zhuǎn)發(fā)到用戶數(shù)據(jù)接收模塊；用戶數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備建立通訊連接，接收數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備發(fā)送的返向數(shù)據(jù)并按約定的格式解包，按約定的格式打包前向數(shù)據(jù)并發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

IP網(wǎng)關(guān)除了提供上述基于調(diào)度方式下的能力外，還支持未來用戶數(shù)據(jù)直接IP傳輸?shù)膽?yīng)用需求，即載荷數(shù)據(jù)直接基于IP地址的數(shù)據(jù)傳輸分發(fā)，適應(yīng)未來天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)基于天地IP互聯(lián)的數(shù)據(jù)中繼傳輸系統(tǒng)[8]的應(yīng)用需求。

圖2 基于池的數(shù)據(jù)傳輸模式Fig.2 Pool-based data transfer mode

采用基于池的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，可以更好的滿足如下需求：

(1)高性能需求：在中心代理架構(gòu)中，由于中心代理的引入，增加了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)，存在傳輸性能瓶頸，而基于池的數(shù)據(jù)傳輸在吞吐量和傳輸時延兩方面的性能均優(yōu)于中心代理架構(gòu)。

(2)可靠性需求：基于池的數(shù)據(jù)傳回架構(gòu)在可靠性、抗毀性方面強(qiáng)于中心代理架構(gòu)，基于池的中心管理設(shè)備在完成與數(shù)據(jù)發(fā)送方和數(shù)據(jù)接收方之間任務(wù)信息交互后，即不再參加數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g過程，此時中心管理設(shè)備的失效對整個數(shù)據(jù)傳輸過程不會造成影響。

(3)戰(zhàn)時實(shí)時性需求：基于池的傳輸架構(gòu)能夠更好的適應(yīng)戰(zhàn)時臨時、快速傳輸。用戶不具備接入中繼衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸骨干網(wǎng)，或用戶/地面站與中心之間傳輸帶寬受限時，基于池的架構(gòu)，用戶可就近直接與中繼衛(wèi)星地面站/中繼衛(wèi)星機(jī)動站建立通訊連接，完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。任務(wù)交互信息數(shù)據(jù)量為KB級，可通過衛(wèi)通或電話/傳真進(jìn)行交互。

(4)空間網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用需求：通過基于池的數(shù)據(jù)傳輸，將用戶接入管理服務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸服務(wù)職能分開，可有效提升管理和傳輸效能，從而提高中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸利用效率。并且在未來的空間信息網(wǎng)絡(luò)中，需要提供多種應(yīng)用服務(wù)，而新的基于池的傳輸架構(gòu)具有更好的靈活性、實(shí)時性、可靠性，對于多種類型的服務(wù)及融合提供更好的支持。

2 基于池的數(shù)據(jù)傳輸體系設(shè)計

2.1 傳輸架構(gòu)

針對中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)這種先落地再分發(fā)的應(yīng)用特點(diǎn)，采用“1+n+K+m”池式的數(shù)據(jù)傳輸體系架構(gòu)，即1個中心、n個地面站、K個通用的傳輸分發(fā)設(shè)備、m個用戶。

調(diào)制解調(diào)設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)化，具有標(biāo)準(zhǔn)的外部數(shù)據(jù)接口(采用規(guī)范化設(shè)計，如規(guī)范的交互通信協(xié)議、調(diào)度指令等)，只負(fù)責(zé)完成前返向數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)，不再承擔(dān)任務(wù)流程控制、鏈路控制等，從而簡化調(diào)制解調(diào)設(shè)備的設(shè)計。

傳輸分發(fā)設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)化通用化，也具有標(biāo)準(zhǔn)的外部交互接口，由中心任務(wù)管理設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)度，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸池在地面站、中心的靈活部署。根據(jù)任務(wù)對數(shù)據(jù)傳輸性能及可靠性、重要性的需求，可以指定多種資源分配策略，實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的多種配置組合。

通過制定標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)傳輸接口，以及在用戶配置通用數(shù)據(jù)處理終端的方式，解決數(shù)傳設(shè)備信息接口復(fù)雜的問題，用戶只需關(guān)注與部署在用戶的數(shù)據(jù)處理終端之間的數(shù)據(jù)接口，簡化了系統(tǒng)聯(lián)試聯(lián)調(diào)的環(huán)節(jié)，提升中繼衛(wèi)星使用效能。

圖3 基于池的數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)Fig.3 Pool-based data transfer system architecture

2.2 運(yùn)行模式

完整的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)傳輸包括管理控制設(shè)備、通用數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(含IP網(wǎng)關(guān))、存儲設(shè)備等組成，如圖4所示。

1)管理控制設(shè)備

負(fù)責(zé)數(shù)傳鏈路控制、任務(wù)調(diào)度、節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)管理，以及向地面站專業(yè)監(jiān)控上報數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并提供傳輸任務(wù)過程的監(jiān)視與控制，包括監(jiān)控實(shí)時任務(wù)、事后重傳任務(wù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等。

2)通用數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

采用多個通用數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，每個設(shè)備部署數(shù)據(jù)傳輸/存儲軟件，接受調(diào)度設(shè)備的指令，完成數(shù)傳鏈路建立、數(shù)傳鏈路切換、實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。并部署?shù)據(jù)事后重傳軟件，完成任務(wù)數(shù)據(jù)的事后重傳。同時IP網(wǎng)關(guān)設(shè)備除了配置通用數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的功能外，還配置路由、空間協(xié)議處理等功能，支持天地一體網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)。

3)存儲設(shè)備

完成前返向數(shù)據(jù)的存儲，用于事后重傳、分析。為了能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)的數(shù)據(jù)存儲、重傳，可采用分布式存儲方式實(shí)現(xiàn)。

4)通用的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及IP網(wǎng)關(guān)設(shè)備

作為資源池在調(diào)度中心的統(tǒng)一管理與資源分配下，分別與地面站終端調(diào)制解調(diào)設(shè)備、用戶數(shù)據(jù)處理終端進(jìn)行動態(tài)鏈接，完成滿足基于多任務(wù)調(diào)度下的按需數(shù)據(jù)傳輸需求以及基于天地一體化IP路由策略的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用需求。IP網(wǎng)關(guān)除了基于調(diào)度的功能外，還采用基于IP的路由策略的數(shù)據(jù)傳輸方式，主要是按照路由算法實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸，即在路由策略下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，本文不再進(jìn)行贅述。多任務(wù)資源調(diào)度下的數(shù)據(jù)傳輸方式下的流程包括計劃接收、任務(wù)準(zhǔn)備、任務(wù)執(zhí)行和任務(wù)結(jié)束四個方面。

3 主要關(guān)鍵技術(shù)

1)通用數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備硬軟件架構(gòu)

面向未來大容量空間信息傳輸?shù)男枨螅欣^衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)能力需要不斷提升。中繼衛(wèi)星星間鏈路或用戶鏈路是與用戶相連，在沒有星上處理及分發(fā)能力之前，均是通過每顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到地面站，在地面站進(jìn)行處理后，將用戶數(shù)據(jù)送給中心。當(dāng)衛(wèi)星具有處理與分發(fā)能力時，通常是低速信息可以直接在星上進(jìn)行分發(fā)，高速數(shù)據(jù)依然要先送到地面后進(jìn)行分發(fā)。而前向與之類似，且前向還要根據(jù)航天器標(biāo)識來進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。因此，如何設(shè)計通用的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備硬件架構(gòu)，以滿足不斷提升的中繼衛(wèi)星傳輸應(yīng)用需求，成為通用化的傳輸設(shè)備的核心。

同時，除了需要支持按需調(diào)度的傳輸分發(fā)需求，針對未來天地一體化信息傳輸未來的發(fā)展，將來會面向用戶端數(shù)據(jù)的直接IP傳輸問題[9]，因此在軟件架構(gòu)設(shè)計的時候，除了需要考慮支持具有調(diào)度規(guī)則，也要考慮支持空間傳輸協(xié)議與IP路由傳輸分發(fā)規(guī)則。

2)標(biāo)準(zhǔn)化模塊化技術(shù)

由于通用的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備是池的分發(fā)核心，因此，依據(jù)設(shè)備的具體要求，按照“數(shù)據(jù)接收、存儲”和“數(shù)據(jù)處理”兩大核心功能，進(jìn)行模塊化設(shè)計和接口標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，以支持接口動態(tài)配置、性能靈活升級、資源按需重構(gòu)，達(dá)到中繼衛(wèi)星系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)傳輸與中心同用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)和接口協(xié)調(diào)維護(hù)工作，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

重點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸分發(fā)相應(yīng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化、可配置化，如在數(shù)據(jù)傳輸池的每個設(shè)備，均需要能夠支持管理的標(biāo)準(zhǔn)化管理模塊，并能夠通過管理模塊實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)端口的IP地址、端口號、發(fā)送數(shù)據(jù)的目的IP地址、端口號等進(jìn)行配置，從而實(shí)現(xiàn)按需動態(tài)調(diào)度的數(shù)據(jù)傳輸池。

同樣，地面站、用戶數(shù)據(jù)終端等，都需要具有相應(yīng)的能力。

3)基于池的管理與調(diào)度技術(shù)

數(shù)據(jù)傳輸池作為資源如何動態(tài)進(jìn)行管理與調(diào)度，滿足不同用戶、不同任務(wù)、不同業(yè)務(wù)傳輸應(yīng)用需求。包括池資源管理、池資源調(diào)度、多任務(wù)運(yùn)行管理與任務(wù)管理等。

在遵循文獻(xiàn)[10]提出的資源分配原則基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)傳輸池的資源管理與調(diào)度重點(diǎn)需要關(guān)注一下幾個方面：

資源加入與退出及狀態(tài)管理：中心可以動態(tài)感知某個具體傳輸設(shè)備的加入，通過合法性檢驗(yàn)，自動加入傳輸池，并根據(jù)整個傳輸池的情況分配相應(yīng)的IP地址、端口號。同時，實(shí)時收集數(shù)據(jù)傳輸池里面的所有傳輸設(shè)備的狀態(tài)，并進(jìn)行分類管理。

用戶的任務(wù)需求：有中心對用戶的數(shù)據(jù)傳輸需求進(jìn)行分析、判斷，落實(shí)到具體可以完成用戶任務(wù)的傳輸計劃；

資源調(diào)度：針對用戶的傳輸計劃以及傳輸池的狀態(tài)(傳輸設(shè)備能力、使用情況)，動態(tài)分配相應(yīng)的傳輸設(shè)備資源，并根據(jù)需要調(diào)整地面站、傳輸設(shè)備、用戶數(shù)據(jù)終端三方的IP地址、端口號以及數(shù)據(jù)發(fā)送方的IP地址與端口號。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)完成后，釋放任務(wù)所占用的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

4 演示驗(yàn)證測試

演示驗(yàn)證系統(tǒng)主要包括多臺數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備構(gòu)成的數(shù)據(jù)分發(fā)池、模擬地面終端站、模擬用戶終端、模擬用戶中心等，主要目標(biāo)是完成基于池的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)模式驗(yàn)證。

用戶終端生成的數(shù)傳數(shù)據(jù)，經(jīng)中繼衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)后，由中繼地面站數(shù)傳終端接收解調(diào)，并按照地面數(shù)據(jù)格式送給數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備，數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備根據(jù)相關(guān)規(guī)則，轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的用戶中心。應(yīng)用中心生成的數(shù)據(jù)送給數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備，數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備根據(jù)相關(guān)規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)傳終端，經(jīng)過處理、調(diào)制后通過中繼衛(wèi)星送給用戶終端。

采用定制Linux操作系統(tǒng)+分發(fā)軟件的形式，數(shù)據(jù)分發(fā)軟件劃分為如下功能模塊：管理調(diào)度、實(shí)時數(shù)據(jù)接收、實(shí)時數(shù)據(jù)分發(fā)、用戶終端狀態(tài)提取、傳輸狀態(tài)報告管理、數(shù)據(jù)存貯、事后數(shù)據(jù)重傳(實(shí)現(xiàn)地面終端重傳和分發(fā)設(shè)備重傳)等。數(shù)據(jù)分發(fā)設(shè)備軟件組成與模塊間關(guān)系如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)分發(fā)軟件架構(gòu)Fig.5 Data distribution software architecture

分發(fā)設(shè)備基于CN78XX專用網(wǎng)絡(luò)處理器，該處理器共有48核，通過軟件配置部署數(shù)據(jù)分發(fā)軟件。測試結(jié)果如表1所示。

表1 設(shè)計指標(biāo)及測試結(jié)果

通過表1可以看出，在管理調(diào)度、數(shù)據(jù)分發(fā)存儲、前向數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸、返向數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時延以及軟件加載切換時間6項(xiàng)測試中，測試結(jié)果均滿足設(shè)計指標(biāo)要求，證明基于池的中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)可以滿足中繼衛(wèi)星未來基于多任務(wù)、多用戶、多業(yè)務(wù)等應(yīng)用需求下的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)。

5 結(jié)束語

本文在分析了現(xiàn)有中心代理型中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)不足的基礎(chǔ)上，提出了一種新的基于池的中繼衛(wèi)星地面數(shù)據(jù)分發(fā)架構(gòu)，分析了其傳輸架構(gòu)和運(yùn)行模式，闡述了主要關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行了演示驗(yàn)證測試。測試結(jié)果證明：基于池的中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)可以滿足中繼衛(wèi)星未來基于多任務(wù)、多用戶、多業(yè)務(wù)等應(yīng)用需求下的數(shù)據(jù)傳輸與分發(fā)。該架構(gòu)簡化了中繼衛(wèi)星用戶數(shù)據(jù)分發(fā)流程，提升數(shù)據(jù)分發(fā)效率，從而能夠有效提升中繼衛(wèi)星使用效能。