空間網絡服務體係結構探析
網絡技術
作者：貟永剛 張欣 王浩
摘 要 對在空間網絡中建立端到端的通信服務進行需求分析，給出一種SNIS體係結構，可支持所有IP協議，包括移動IP、通過中繼係統的單點接入、多點接入和按需接入射頻連接等，描述所建立的SNIS係統支持航天任務數據通信的場景和過程。
關鍵詞 SNIS 衛星通信 TDRSS
中圖分類號：P208 文獻標識碼：A
空間網絡SN指的是多個航天器在空間因數據交換和互操作需要構成的計算機網絡，其軍用和商用價值顯著。空間網絡IP服務SNIS目標是建立統一的基於端到端IP通信的空間網絡，從而實現多異構接入係統之間應用的互通。
1空間網絡模型
典型的空間通信係統涉及任務航天器、跟蹤和數據中繼衛星係統TDRSS、地麵站、任務控製中心MOC以及地麵通信網絡等。其中，地麵站、任務控製中心之間通過基於Ineternet協議的封閉工作網絡IONet相互通信。航天器之間、航天器與地麵之間使用無線射頻交互。低軌道航天器與地麵站之間保持直接通信聯係的時間比例很低，因此通常使用同步軌道衛星TDRSS係統作為中繼。
通常，MOC和地麵站之間使用IONet類型網絡。它們之間信息交互數據接口使用IP、TCP/IP或UDP/IP，但IONet不能為航天器提供IP連接。航天器與端用戶之間沒有可實現數據傳輸的IP協議。因此，用戶必須提前知道所有航天器數據的數據源和目標地址。如果需要分發遙測數據，這些數據必須首先路由到預定義位置然後再分發。通過MOC中轉數據導致的延遲，對很多應用來說是不能接受的。
在空間網絡中引入統一的IP服務可使所有網絡用戶和航天器成為同一網絡的不同IP結點，從而實現端到端的IP通信。由此形成的SNIS係統可應用於基於空間、地麵或低地球軌道的任何用戶平台。就SNIS使用者而言，航天器中的IP包既是始端也是終端，這就使任何針對數據傳輸的IP協議使用在航天器和端用戶之間成為可能。同時也不需要提前對數據源和目標地址進行了解，這樣就避免了提前設置傳輸數據路徑。遙測能夠直接對數據目的地進行定位，而不需要數據被提前發送到任務控製中心，從而降低了一些潛在的數據發送問題。
2空間IP網絡體係結構
若要實現SNIS，使得它的IP服務能夠提供與其他空間網絡服務同等的可靠性，則必須建立兩種基本類型的接口：（1）麵向商業化路由器的接口。在SNIS呈現點（本文稱為SNIS-POP）與射頻設備所建立的連接，必須以標準串行端口接口形式提供給路由器。一旦實現這一接口，所有路由、移動IP以及在標準路由器中的其他協議，就都能在TDRSS射頻鏈路上實現。（2）麵向SNIS-POP調度、監視和控製係統的接口。這些接口允許SNIS用戶以標準接口方式，調度其服務、監視其運行狀態。SNIS本質上是位於TDRSS低率用戶數據流和封閉的IONet之間附加的新數據路徑，其目的並非取代現有的任何數據服務，而是作為支持將來新任務的可選方法。