IP﹢over﹢CCSDS协议转换技术研究

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1、第18卷第6期载人航天V0】．18No．62012年11月MannedSpaceflight13IPoverCCSDS协议转换技术研究李少宾，张亚生，宋春晓(中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄050081)摘要当前空间通信的发展趋势是空间通信网与地面通信网融合，建立天地一体化的信息传输系统。针对天地一体化信息传输系统中IPoverCCSDS网关中的协议转换技术开展研究，参考了IPoverCCSDSSpaceLinks等相关建议，在Linux内核的网络协议栈中实现了IP协议与CCSDSAOS空间数据链路协议的相互转换，并通过试验对在CCSDS—AOS空间数据链路之上进行IP传输

2、进行了测试与验证，表明了利用IPoverCCSDS网关构建天地一体化信息传输系统的可行性，并给出了工程应用的实现建议。关键词CCSDS；AOS；IPoverCCSDS；协议转换；网关中图分类号：V443~．1文献标识码：A文章编号：1674—5825(2012)06—0013～07信为两个相互独立的网络，运行着各自的通信协议，l引言由于体系结构和通信协议的不一致给天地一体化信我国航天测控通信最初采用不同的独立载波系息传输带来了诸多障碍，而未来的空间任务需要端统完成遥测、遥控和通信，目前已发展为单载波的统到端天地一致的网络通信协议。TCP／IP协议已成为一S频段测控通信系统，多数航天任

3、务中天地信息地面通信网事实上的标准，若空间通信采用此协议，传输采用点到点链路，使用简化的HDLC协议，测控可使天地间的通信系统从网络层开始采用基本一致数据和有效载荷数据采用不同的物理信道传输，遥的协议实现一体化的端到端通信，不但可以有效利测遥控数据多采用PCM格式，部分高速有效载荷的用现有的互联网设施，而且可以利用现有的地面网数据传输采用了CCSDS(空间数据系统咨询委员会)技术和产品，使空间任务的成本大幅度降低。天地一建议。体化信息传输系统需要在地面网与空间通信网中部随着我国载人航天、深空探测等航天任务和活署IPoverCCSDS网关以实现IP协议与CCSDS协动的增多，传统的测控

4、通信系统已很难满足当前及议间的相互转换以及地面网和空间通信网间的互联未来的需求。天地间交互式操作增多，有效载荷数量互通。增加，执行任务呈现多样化和长期化趋势，对天地通本文在借鉴IPoverCCSDSSpaceLinks等相关信提出了更高的要求。因此，天地一体化信息传输系CCSDS建议草案【]的基础上，提出一种IPoverCCS—统的研究和建设对我国航天任务中天地通信起着至DS协议转换的实现方法，并在Linux操作系统内核关重要的作用。的网络协议栈中实现了在CCSDS空间数据链路之当前空间通信的发展趋势是与地面网融合，建上传输IP数据包，并通过试验对IPoverCCSDS立天地一体化的

5、信息传输系统，实现空间通信网与网关进行了测试与验证，给出了工程应用的实现地面通信网的综合利用。但目前空间通信和地面通建议。收稿日期：201I-07—05；修回日期：2012—09—28基金项目：载人航天领域预先研究项目(030104)作者简介：李少宾(1983一)，男，硕士，工程师，主要从事卫星通信与网络研究工作。E—mail：shaobinli@126．com16载人航天第18卷—一z字节——主通道标识符lll信令字段虚通道l虚通道传输帧航天器标识符I帧计数版本号标识符(6位)I(3字节)(2位)(8位)筝————————一Ⅲs!传输帧主首部l传输帧数据字段I帧差错控制字段6字节2

6、字节M—PDU分组区l霉前一个lCCSDS⋯I2字节图5AOS传输帧结构输，以便于接收端根据ARP进行网络层的地址转换缓冲区队列中进行排队；和寻址。③在定时器时间到时，从缓冲区队列中取出IP3．2协议转换的实现包，按照CCSDSAOS数据帧的数据区长度对IP包在Linux内核的网络层和数据链路层之间，将进行分割和拼接以形成定长的数据块；来自网络层的ARP和IPv4数据包封装到CCSDS④将定长数据块作为CCSDSAOS数据帧的有AOS帧中进行传输。ARP数据包的长度通常比IPv4效载荷放人到数据区，将帧发送计数器的值作为虚数据包的长度小，ARP请求和应答的数据包数量相通道帧计数字段的

7、值；帧发送计数器的值按递增顺对也要少。与IPv4数据包相比，ARP数据包是低速序依次累加，达到计数器最大值时从0重新开始计数据；另外，为方便网关中AOS帧的封装和拆封，在数；实现上，ARP和IPv4放入不同的虚通道进行传输。⑤为CCSDSAOS数据帧的其他字段赋值，计算例如，ARP数据包的传输占用一个固定的0号虚通CRC校验和作为数据帧差错控制字段的值，组装成道，直接封装到AOS帧进行传输。IPv4数据包在其完整的CCSDSAOS帧，并将CCSDS数据帧传