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現(xiàn)階段，我國航空航天事業(yè)保持著較快的發(fā)展速度，為了適應(yīng)其發(fā)展的需求，對通信網(wǎng)提出了更高的要求，構(gòu)建天空地的一體化通信網(wǎng)得到了廣泛的關(guān)注，此通信網(wǎng)的構(gòu)建具有積極的意義，解決了空間飛行器的諸多問題，保證了航天資源的合理配置，實現(xiàn)了空間大數(shù)據(jù)量信息的實時傳輸。但目前，一體化通信網(wǎng)的研究仍存在不足，特別在傳輸協(xié)議方面，仍需對其展開進一步研究。

1統(tǒng)一信息網(wǎng)空間數(shù)據(jù)通信傳輸協(xié)議研究的意義

現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)通信存在諸多的不足，主要表現(xiàn)在較高的誤碼率、非對稱信道、易中斷的通信鏈路等，為了有效解決上述問題，采用了傳統(tǒng)的TCP/IP，此時的空間通信協(xié)議，雖然控制了航天任務(wù)開發(fā)、維護的成本，保證了空間信息網(wǎng)與地面互聯(lián)網(wǎng)二者間的有效互通，但也產(chǎn)生了一系列的新問題，如：對航天器的處理能力有著較高的要求，協(xié)議未能滿足空間鏈路的需求，在此情況下，空間通信問題仍較為嚴(yán)峻，制約著我國航天航空事業(yè)的發(fā)展。因此，根據(jù)空間通信的特點及需求，國際組織提出了空間通信協(xié)議規(guī)范，即：SCPS。當(dāng)前，我國航天航空主要采用CCSDS協(xié)議對天地間的數(shù)據(jù)進行傳輸與處理，對SCPS協(xié)議的使用缺少廣泛性，因此，關(guān)于SCPS協(xié)議的研究需不斷完善，以此滿足我國天空地一體化信息網(wǎng)發(fā)展的需求。

2空間信息網(wǎng)構(gòu)架

在天空地一體化信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過程中，最為關(guān)鍵的便是飛行器組網(wǎng)技術(shù)，目前，我國的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)主要分為三類，分別為同步軌道、中低軌道及多層軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，第一類的優(yōu)點為組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、衛(wèi)星節(jié)點間位置及星間鏈路較為穩(wěn)定，第二類與第三類的網(wǎng)絡(luò)中存在兩種星間鏈路，分別存在于軌內(nèi)與軌間。根據(jù)我國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的實際情況可知，衛(wèi)星組網(wǎng)難度較大，對技術(shù)有著較高的要求。為了有效解決統(tǒng)一信息網(wǎng)中飛行器的組網(wǎng)問題，本文提出了有線等效網(wǎng)絡(luò)的空間信息網(wǎng)構(gòu)架，首先，對太空中的飛行器進行分類處理，其處理依據(jù)為區(qū)域、軌道與功能等；其次，將一顆同步衛(wèi)星和飛行器借助無線鏈路進行連接組網(wǎng)，進而構(gòu)成了短期有限局部區(qū)域網(wǎng)；再次，將固定飛行器，即：同步衛(wèi)星與地面站，借助鏈路連接成網(wǎng)，進而構(gòu)成了長期穩(wěn)定的有線網(wǎng)絡(luò)；最后，將短期有限網(wǎng)絡(luò)通過切換技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的長期有線網(wǎng)，并將長期穩(wěn)定的有線網(wǎng)絡(luò)與短期穩(wěn)定的空間局域網(wǎng)進行連接，進而構(gòu)成空間廣域網(wǎng)[1]。本文提出了基于有線等效網(wǎng)絡(luò)的空間信息網(wǎng)架構(gòu)，它是由基于有線等效網(wǎng)絡(luò)的空間局域網(wǎng)、空間廣域網(wǎng)及越區(qū)切換協(xié)議組成的，該信息網(wǎng)對空間飛行器進行了分級組網(wǎng)，在此基礎(chǔ)上，飛行器間借助無線鏈路實現(xiàn)了連接，進而形成了有線網(wǎng)絡(luò)，即：有線等效網(wǎng)絡(luò)。上述研究不僅滿足了統(tǒng)一信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)需求，同時也適應(yīng)了知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展的需要。通過天空地一體化通信網(wǎng)絡(luò)的研究，實現(xiàn)了全球覆蓋通信，保證了航天星-地資源的高效利用，提高了對中低軌航天器的精密測控，延伸了通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了一體化的5W通信服務(wù)。

3空間通信傳輸協(xié)議規(guī)范

在20世紀(jì)末，空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會提出了空間通信協(xié)議規(guī)范，即，SCPS，它根據(jù)空間傳輸環(huán)境的特性，對傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧進行了修改與擴展，在此基礎(chǔ)上，制定了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、安全協(xié)議、傳輸協(xié)議與文件協(xié)議，SCPS實現(xiàn)的基礎(chǔ)為Internet，通過修改與擴充后，有效解決了空間通信中存在的問題，提高了空間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?、有效性與可靠性。在國外，關(guān)于SCPS的研究與應(yīng)用均較為廣泛，但在國內(nèi)，受諸多因素的影響，我國測控和通信領(lǐng)域均應(yīng)用著CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，而對于SCPS的研究十分匱乏，在此情況下，制約著我國航天航空事業(yè)的發(fā)展，造成了大量資源的浪費，增加了空間系統(tǒng)的成本[2]。通過SCPS傳輸協(xié)議的設(shè)計，滿足了當(dāng)前或未來空間通信環(huán)境的需求，此協(xié)議修改了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，進而有效解決了空間環(huán)境與資源限制的相關(guān)問題，具體的問題有窗口縮放比例、往返時間測量、記錄邊界指示及高度對稱通信信道性能下的應(yīng)答機制等。針對不同的通信環(huán)境，TCP提供了擴展的有效技術(shù)，滿足了互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)的需要，當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)主要用于地面通信環(huán)境，因此，TCP側(cè)重于優(yōu)化此環(huán)境的服務(wù)。但地面和空間環(huán)境對通信協(xié)議性能的影響存在差異，空間環(huán)境下的屬性傾向于移動和無線通信，因此，SCPS應(yīng)優(yōu)化移動和無線通信社區(qū)的服務(wù)。在通信環(huán)境不同的問題得到解決后，SCPS傳輸協(xié)議要對TCP進行進一步規(guī)范，主要體現(xiàn)在誤比特率、RTT、連接連通性、鏈路性能及內(nèi)存性能等方面[3]。

4結(jié)論

綜上所述，本文介紹了統(tǒng)一信息網(wǎng)空間數(shù)據(jù)通信傳輸協(xié)議研究的意義，闡述了基于有線等效網(wǎng)絡(luò)的空間信息網(wǎng)構(gòu)架及空間通信協(xié)議規(guī)范傳輸協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容，相信，隨著一體化通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，我國航天航空事業(yè)的發(fā)展將更加穩(wěn)定。

作者：王梅 閆豐 單位：武警石家莊士官學(xué)校