AOS空间站合路器的研究

　　1 引言

　　神五、神六的发射成功，标志着我国航天事业进入了一个新的阶段。根据我国的航天计划，将在2010左右组建自己的空间站。空间站数据系统是空间站的 重要组成部分，它承担着空间站遥测遥控数据、科学实验数据、交会对接数据、音频视频通信数据、互联网数据等的传输。如何有效的管理空间站上的数据和如何在空间站和地面之间快速地传送数据是空间站数据系统研究的主要问题。

　　空间数据系统咨询委员会(CCSDS)于1982年成立，为常规航天器和地基测控网制定了用于无人航天器的常规在轨系统建议(COS)。20世纪 90年代初，空间数据系统咨询委员会(CCSDS)提出了高级在轨系统(AOS)，AOS服务于空——空和空——地测控、通信以及数据管理系统，可处理大容量、高速率数据，支持不同需要的用户同时访问。图1为CCSDS的AOS主网(CPN)模型，它提供端到端的数据流通道，它的结构是：一个轨道段的“星 载网”通过CCSDS“空间链路子网”与一个“地面网”相连。国际空间站在数据体制上采用了AOS标准建议。AOS把多种信源产生的不同数据速率、不同字 节大小、不同级别传输要求、不同延时要求的数据流合并成统一的数据流来传送。

　　本文对空间站AOS系统进行了分析，并对空间站合路器的功能实现与调度策略进行了探讨和研究。

　　2 AOS 业务

　　AOS建议规定了8种业务。网间业务(INTERNET SERVICE)与路径业务(PATH SERVICE)为通过整个CPN的端到端数据传输业务，对应于OSI参考模型的网络层。还有6种是空间链路层数据传输业务分别为包装业务 (ENCAPSULATION SERVICE)、复用业务(MULTIPLEXING SERVICE)、位流业务(BITSTREAM SERVICE)、虚拟信道访问业务(VIRTUAL CHANNEL ACCESS SERVICE)、虚拟信道数据单元业务(VIRTUAL CHANNEL DATA UNIT SERVICE)和插入业务(INSERT SERVICE)，这六种业务属于空间链路层对应于OSI参考模型的数据链路层。图2为AOS空间链路子网数据流的结构图。

　　路径业务使用CCSDS专门开发的协议，不需要提供完整的端地址，即可有效地通过CPN传输数据。网间业务是路径业务的补充，适用于交互性强的场合。它是将ISO8473 包封装在CPN 通用的CCSDS包内。

　　包装业务是将输入的非CCSDS结构的数据单元包装在CCSDS包内。复用业务是将CCSDS包复用在同一个虚拟信道内，再通过空间链路子网传输。 位流业务是将非定界的位流数据放入位流业务协议数据单元的数据域内，再通过空间链路子网传输。虚拟信道单元业务是将从航天器产生的、严格符合格式要求的 VCDU 与主航天器产生的VCDU逐帧交织在一起通过主航天器建立的信道进行传送。虚拟信道访问业务是将用户提供的数据放入虚拟信道的数据域内，通过空间链路传送。插入业务是用于传送低速的专用数据单元，采用等时传送，严格保持时序关系。