星载高速无线数据网络协议的设计

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1、第３６卷第５期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．５２０１４年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯｃｔ．２０１４ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０１４０５００１ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ星载高速无线数据网络协议的设计１，２１１１１周莉，安军社，谢义方，熊蔚明，薛长斌（１．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京１００１９０；２．中国科学院大学，北京１０００４９）摘要：星载无线数据网络可以解除航天器内错综复杂的线缆网的束缚，是航天器轻小型化的重要技术储备。旨在替代航天器内现有的

2、点对点三线制的低电压差分信号线缆，提出了一种基于脉冲超宽带（ＩＲ－ＵＷＢ）技术的星载高速无线数据网络的设计方案，并重点介绍了高速无线网络协议的设计和实现。网络协议设计参考了美国军用数据总线标准ＭＩＬＳＴＤ１５５３Ｂ协议，采用时分制指令响应机制，按物理层、链路层、网络层和应用层进行了详细说明，以适应星载高速率无线数据传输的要求，具有灵活性高、可靠性高、扩展性高的－９特点。网络协议的ＩＰ核经过地面演示系统进行验证，实验测得应用层数据传输的误码率小于１０。关键词：星载无线数据网络；通信协议；脉冲超宽带；ＭＩＬＳＴＤ１５５３Ｂ总线；空间应用中图分类号：ＴＮ９１５文献标

3、志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１４）０５－００１－０７Ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｐｒｏｔｏｃｏｌｏｆａｗｉｒｅｌｅｓｓｓｐａｃｅｃｒａｆｔｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａｎｅｔｗｏｒｋ１，２１１１１ＺＨＯＵＬｉ，ＡＮＪｕｎｓｈｅ，ＸＩＥＹｉｆａｎｇ，ＸＩＯＮＧＷｅｉｍｉｎｇ，ＸＵＥＣｈａｎｇｂｉｎ（１．ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉ

4、ｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｐａｃｅｃｒａｆｔｄａｔａｎｅｔｗｏｒｋｓｃａｎｕｎｂｕｒｄｅｎｔｈｅｗｉｒｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｃｒａｆｔ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｉｔａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｓｐａｃｅｃｒａｆｔｌｉｇｈｔｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ．ＴｏｒｅｐｌａｃｅｔｈｅｐｅｅｒｔｏｐｅｅｒｔｈｒｅｅｗｉｒｅＬｏｗＶｏｌｔａｇｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｇｎａｌｉｎｇｃａｂｌｅｓｉｎｓｐａｃｅｃｒａｆｔｓ，ｄｅｓｉｇｎｏｆａｗｉｒｅｌｅｓｓｓｐａｃｅｃｒａｆｔｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａ

5、ｔａｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎＩｍｐｕｌｓｅＲａｄｉｏＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎｍｉｌｉｔａｒｙｄａｔａｂｕｓｓｔａｎｄａｒｄＭＩＬＳＴＤ１５５３Ｂｐｒｏｔｏｃｏｌｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌａｄｏｐｔｅｄｔｈｅｔｉｍｅｄｉｖｉｓｉｏｎｃｏｍｍａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄｉｔｓｐｈｙｓｉｃａｌｌａｙｅｒ，ｄａｔａｌｉｎｋｌａｙｅｒ，ｎｅｔｗｏｒｋｌａｙ

6、ｅｒａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｌａｙｅｒｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｐａｃｅｃｒａｆｔｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｐａｃｅｃｒａｆｔｈｉｇｈｓｐｅｅｄｄａｔａｎｅｔｗｏｒｋｗａｓｔｅｓｔｅｄａｎｄ－９ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１０．ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｃｏｌＩＰｃｏｒｅｉｓｆｌｅｘｉｂｌｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｓｃ

7、ａｌａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｐａｃｅｃｒａｆｔｄａｔａｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｉｍｐｕｌｓｅｒａｄｉｏｕｌｔｒａｗｉｄｅｂａｎｄ；ＭＩＬＳＴＤ１５５３Ｂ；ａｅｒｏｓｐａｃｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ航天器内通过星载数据总线将分布式的航天和控制信号三大类，无论传输数据还是传输时钟，器各分系统和有效载荷的数据统一集成管理，都采用差分信号对的形式进行传输。因此１路ＭＩＬＳＴＤ１５５３Ｂ总线以其高可靠性、实时性的优ＬＶＤＳ就包括６根线缆，而ＬＶＤＳ是点对点的单工异性能广泛应用于航天器上。但１５５