统一空间数据链路网络的数据传输方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种统一空间数据链路网络的数据传输方法及系统，由多颗卫星和多个地面站系统组成，每颗卫星由若干网络终端

【技术实现步骤摘要】
统一空间数据链路网络的数据传输方法及系统


[0001]本专利技术涉及空间和星载通信网络
，具体地，涉及统一空间数据链路网络的数据传输方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着卫星组网编队飞行
、
复杂业务互连互操控
、
星间任务协同规划等需求不断增强，卫星内星载电子设备之间的互连关系和卫星之间的互连关系在满足卫星健康状态
、
卫星控制命令
、
卫星原始遥感数据的传输需求外，还要满足星上对原始遥感数据进行处理后的有效目标数据
、
多星之间遥感数据融合处理数据
、
任务规划协同数据的传输需求
。
卫星内和卫星间信息交互的数量
、
类型和频率急剧增加，从而导致星载电子设备间连接关系更加复杂，数据传输类型多样
。
[0003]为此，构建基于
IP
协议的星载以太网交换网络，打通星内电子设备之间信息交互壁垒，基于
CCSDS
协议和
TCP/IP
协议构建星地
、
星间网络传输系统，并实现星内网络和星间网络的统一，构建扁平化的连接关系，最大化降低互连壁垒带来的成本
。
这样，基于一体化星载信息网络的高效数据传输，通过应用赋能，实现高时效天基组网观测和星群任务规划协同
。
[0004]经对现有技术的文献检索发现，国内外各宇航研究机构和高校已开展复杂网络星座数据传输研究
。
[0005]在公开号
CN112995033A
的专利文献
《
一种基于标签的天基网络星地一体化交换方法
》
中提出将天基核心路由和接入路由分离，通过
IP
数据包
、
卫星节点号和星载交换机端口号的映射关系实现天基交换帧的转发
。
公开号
CN114124191B
的专利文献
《
一种适用于低轨星座网络的组网系统
》
中提出由地面组网控制器进行全网交换控制，由星载标签封装单元进行星间转发标识和
IP
数据包的映射
。
上述组网传输方法依赖地面控制，且未解决星内网络数据融合传输和应用层多业务数据混合传输问题
。
[0006]在公开号
CN113300756A
的专利文献
《
一种基于
CCSDS
规范的星间链路网状路由系统
》
和公开号
CN111917458B
的专利文献
《
一种基于
CCSDS
规范的空间数据处理节点装置
》
中提出了一种基于
AOS
传输帧的适应多星间链路数据传输的构造方法，主要依靠空间数据链路层
AOS
帧结构实现不同星间链路的传输和多种业务数据的混合传输
。
[0007]公开号为
CN112865852B
的专利文献
《
基于空间位置信息进行网络层寻址的路由方法和路由设备
》
中公开了基于目的地址卫星位置信息从而确定物理链路的方法，通过卫星之间以及星地之间的位置关系建立网络层
IP
数据包与数据链路层的对应关系
。
[0008]对现有技术进行检索和分析可以发现，存在下述问题：
[0009]1)
现有方法未能解决星地
、
星间
、
星内一体化高效统一互连问题，不同卫星内的终端设备和地面设备之间未能形成扁平化的互连关系，导致用于星地
、
星间
、
星内协议转换的硬件资源开销较大；
[0010]2)
现有方法未能解决遥测
、
遥控等典型业务数据的高效统一混合传输问题，仍陷
于“传输帧
—
空间数据包”两级数据结构的遥测帧
、
遥控帧应用范式中，未能有效利用
IP
地址的标识和寻址作用
。

技术实现思路

[0011]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种统一空间数据链路网络的数据传输方法及系统
。
[0012]根据本专利技术提供的一种统一空间数据链路网络的数据传输系统，包括：星载
IP
子网
、
地面
IP
子网
、
空间链路子网；
[0013]所述星载
IP
子网包括卫星的网络终端
、
星载网关；所述星载
IP
子网采用物理层
、
数据链路层
、
网络层
、
传输层
、
应用层协议栈，物理层采用以太网
IEEE802.3
协议物理层规范，数据链路层采用
MAC
帧格式，网络层采用
IP
数据包格式，传输层采用
UDP
数据包格式，应用层采用空间数据包格式；
[0014]所述地面
IP
子网包括地面站的控制中心
、
地面网关；所述地面
IP
子网采用物理层
、
数据链路层
、
网络层
、
传输层
、
应用层协议栈，物理层采用以太网
IEEE802.3
协议物理层规范，数据链路层采用
MAC
帧格式，网络层采用
IP
数据包格式，传输层采用
TCP
数据包或者
UDP
数据包格式，应用层采用空间数据包格式；
[0015]所述空间链路子网提供地面网关与星载网关之间的星地数据传输，以及提供不同卫星的星载网关直接按的星间数据传输；所述空间链路子网采用物理层
、
数据链路层
、
网络层
、
传输层
、
应用层协议栈，物理层采用无线电频率和调制系统，数据链路层采用统一空间数据链路协议
USLP
传输帧格式，网络层采用
IP
数据包格式，传输层采用
UDP
数据包格式，应用层采用空间数据包格式
。
[0016]优选地，卫星任意网络终端能够生成拟对外输出的应用过程标识符标记的遥测空间数据包
、
遥控空间数据包，按照遥测空间数据包
、
遥控空间数据包目的
IP
星载主机地址的不同分别进行分类，将发送至相同目的
IP
星载主机地址的不同应用过程标识符遥测空间数据包聚合作为数据域组成一类遥测
IP
数据包，将发送至相同目的
IP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种统一空间数据链路网络的数据传输系统，其特征在于，包括：星载
IP
子网
、
地面
IP
子网
、
空间链路子网；所述星载
IP
子网包括卫星的网络终端
、
星载网关；所述星载
IP
子网采用物理层
、
数据链路层
、
网络层
、
传输层
、
应用层协议栈，物理层采用以太网
IEEE802.3
协议物理层规范，数据链路层采用
MAC
帧格式，网络层采用
IP
数据包格式，传输层采用
UDP
数据包格式，应用层采用空间数据包格式；所述地面
IP
子网包括地面站的控制中心
、
地面网关；所述地面
IP
子网采用物理层
、
数据链路层
、
网络层
、
传输层
、
应用层协议栈，物理层采用以太网
IEEE802.3
协议物理层规范，数据链路层采用
MAC
帧格式，网络层采用
IP
数据包格式，传输层采用
TCP
数据包或者
UDP
数据包格式，应用层采用空间数据包格式；所述空间链路子网提供地面网关与星载网关之间的星地数据传输，以及提供不同卫星的星载网关直接按的星间数据传输；所述空间链路子网采用物理层
、
数据链路层
、
网络层
、
传输层
、
应用层协议栈，物理层采用无线电频率和调制系统，数据链路层采用统一空间数据链路协议
USLP
传输帧格式，网络层采用
IP
数据包格式，传输层采用
UDP
数据包格式，应用层采用空间数据包格式
。2.
根据权利要求1所述的统一空间数据链路网络的数据传输系统，其特征在于，卫星任意网络终端能够生成拟对外输出的应用过程标识符标记的遥测空间数据包
、
遥控空间数据包，按照遥测空间数据包
、
遥控空间数据包目的
IP
星载主机地址的不同分别进行分类，将发送至相同目的
IP
星载主机地址的不同应用过程标识符遥测空间数据包聚合作为数据域组成一类遥测
IP
数据包，将发送至相同目的
IP
星载主机地址的不同应用过程标识符遥控空间数据包聚合作为数据域组成一类遥控
IP
数据包，
IP
数据包包头中源
IP
地址为遥测空间数据包或者遥控空间数据包生成端网络终端
IP
地址，目的
IP
地址为遥测空间数据包或者遥控空间数据包目的端网络终端或者地面控制中心
IP
地址
。3.
根据权利要求2所述的统一空间数据链路网络的数据传输系统，其特征在于，若目的
IP
星载主机地址为本星网络终端，则将
IP
数据包经本星星载
IP
子网转发至本星目的网络终端；若目的
IP
星载主机地址为他星网络终端或者地面控制中心，则将
IP
数据包经本星星载
IP
子网转发至星载网关作进一步处理
。4.
根据权利要求2所述的统一空间数据链路网络的数据传输系统，其特征在于，地面站系统任意控制中心能够生成拟对外输出的应用过程标识符标记的遥控空间数据包，按照遥控空间数据包目的
IP
星载主机地址的不同进行分类，将发送至相同目的
IP
星载主机地址的不同应用过程标识符遥控空间数据包聚合作为数据域作为数据域组成一类遥控
IP
数据包，
IP
数据包包头中源
IP
地址为遥控空间数据包生成端控制中心
IP
地址，目的
IP
地址为遥控空间数据包目的端网络终端
IP
地址，控制中心将生成的
IP
数据包经地面
IP
子网转发至地面网关作进一步处理
。5.
根据权利要求4所述的统一空间数据链路网络的数据传输系统，其特征在于，卫星的星载网关通过本星的星载
IP
子网接收
、
解析本星网络终端转发的
MAC
帧并获取
MAC
帧数据域中的
IP
数据包，通过空间链路子网接收
、
解析他星网络终端或者地面控制中心转发的统一空间数据链路传输帧并获取传输帧数据域中的
IP
数据包，星载网关对接收到的
IP
数据包进行的处理步骤包括：
第一步，若目的
IP
星载主机地址中的航天器标识符为本星，则根据目的
IP
星载主机地址中的终端地址将
IP
数据包经本星星载
IP
子网转发至本星目的网络终端；第二步，将所有需要转发至其他卫星或者地面站系统的
IP
数据包根据目的
IP
星载主机地址的不同进行分类，将相同目的
IP

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，吴侃侃，李林伟，汪少林，陈议，王驰，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：