空间数据通信传输协议研究范文

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现阶段，我国航空航天事业保持着较快的发展速度，为了适应其发展的需求，对通信网提出了更高的要求，构建天空地的一体化通信网得到了广泛的关注，此通信网的构建具有积极的意义，解决了空间飞行器的诸多问题，保证了航天资源的合理配置，实现了空间大数据量信息的实时传输。但目前，一体化通信网的研究仍存在不足，特别在传输协议方面，仍需对其展开进一步研究。

1统一信息网空间数据通信传输协议研究的意义

现阶段，数据通信存在诸多的不足，主要表现在较高的误码率、非对称信道、易中断的通信链路等，为了有效解决上述问题，采用了传统的TCP/IP，此时的空间通信协议，虽然控制了航天任务开发、维护的成本，保证了空间信息网与地面互联网二者间的有效互通，但也产生了一系列的新问题，如：对航天器的处理能力有着较高的要求，协议未能满足空间链路的需求，在此情况下，空间通信问题仍较为严峻，制约着我国航天航空事业的发展。因此，根据空间通信的特点及需求，国际组织提出了空间通信协议规范，即：SCPS。当前，我国航天航空主要采用CCSDS协议对天地间的数据进行传输与处理，对SCPS协议的使用缺少广泛性，因此，关于SCPS协议的研究需不断完善，以此满足我国天空地一体化信息网发展的需求。

2空间信息网构架

在天空地一体化信息网络构建过程中，最为关键的便是飞行器组网技术，目前，我国的卫星网络主要分为三类，分别为同步轨道、中低轨道及多层轨道卫星网络，第一类的优点为组网结构简单、卫星节点间位置及星间链路较为稳定，第二类与第三类的网络中存在两种星间链路，分别存在于轨内与轨间。根据我国卫星网络的实际情况可知，卫星组网难度较大，对技术有着较高的要求。为了有效解决统一信息网中飞行器的组网问题，本文提出了有线等效网络的空间信息网构架，首先，对太空中的飞行器进行分类处理，其处理依据为区域、轨道与功能等；其次，将一颗同步卫星和飞行器借助无线链路进行连接组网，进而构成了短期有限局部区域网；再次，将固定飞行器，即：同步卫星与地面站，借助链路连接成网，进而构成了长期稳定的有线网络；最后，将短期有限网络通过切换技术转变为稳定的长期有线网，并将长期稳定的有线网络与短期稳定的空间局域网进行连接，进而构成空间广域网[1]。本文提出了基于有线等效网络的空间信息网架构，它是由基于有线等效网络的空间局域网、空间广域网及越区切换协议组成的，该信息网对空间飞行器进行了分级组网，在此基础上，飞行器间借助无线链路实现了连接，进而形成了有线网络，即：有线等效网络。上述研究不仅满足了统一信息网络关键技术需求，同时也适应了知识产权发展的需要。通过天空地一体化通信网络的研究，实现了全球覆盖通信，保证了航天星-地资源的高效利用，提高了对中低轨航天器的精密测控，延伸了通信网络实现了一体化的5W通信服务。

3空间通信传输协议规范

在20世纪末，空间数据系统咨询委员会提出了空间通信协议规范，即，SCPS，它根据空间传输环境的特性，对传统的TCP/IP协议栈进行了修改与扩展，在此基础上，制定了网络协议、安全协议、传输协议与文件协议，SCPS实现的基础为Internet，通过修改与扩充后，有效解决了空间通信中存在的问题，提高了空间数据传输的完整性、有效性与可靠性。在国外，关于SCPS的研究与应用均较为广泛，但在国内，受诸多因素的影响，我国测控和通信领域均应用着CCSDS标准，而对于SCPS的研究十分匮乏，在此情况下，制约着我国航天航空事业的发展，造成了大量资源的浪费，增加了空间系统的成本[2]。通过SCPS传输协议的设计，满足了当前或未来空间通信环境的需求，此协议修改了标准协议，进而有效解决了空间环境与资源限制的相关问题，具体的问题有窗口缩放比例、往返时间测量、记录边界指示及高度对称通信信道性能下的应答机制等。针对不同的通信环境，TCP提供了扩展的有效技术，满足了互联网社区的需要，当前，互联网主要用于地面通信环境，因此，TCP侧重于优化此环境的服务。但地面和空间环境对通信协议性能的影响存在差异，空间环境下的属性倾向于移动和无线通信，因此，SCPS应优化移动和无线通信社区的服务。在通信环境不同的问题得到解决后，SCPS传输协议要对TCP进行进一步规范，主要体现在误比特率、RTT、连接连通性、链路性能及内存性能等方面[3]。

4结论

综上所述，本文介绍了统一信息网空间数据通信传输协议研究的意义，阐述了基于有线等效网络的空间信息网构架及空间通信协议规范传输协议的相关内容，相信，随着一体化通信网络的构建，我国航天航空事业的发展将更加稳定。

作者：王梅 闫丰 单位：武警石家庄士官学校