{"id":35921,"date":"2019-10-31T22:07:35","date_gmt":"2019-10-31T19:07:35","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/nemnogo-o-standartah-kosmicheskoj-svyazi\/"},"modified":"2019-10-31T22:07:35","modified_gmt":"2019-10-31T19:07:35","slug":"nemnogo-o-standartah-kosmicheskoj-svyazi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/et\/blog\/administrirovanie\/nemnogo-o-standartah-kosmicheskoj-svyazi","title":{"rendered":"Veidi kosmoseside standarditest","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Veidi
\nSatelliit Meteor M1
\nAllikas: vladtime.ru<\/i><\/p>\n

Sissejuhatus<\/h2>\n

\nKosmosetehnika ei saa eksisteerida ilma raadioside, ja selles artiklis p\u00fc\u00fcan ma selgitada p\u00f5hiteemasid, mis on aluseks standarditele, mille arendas v\u00e4lja Rahvusvaheline Kosmoses\u00fcsteemide Andmete Edastamise Konsultatiivkomitee (Consultative Committee for Space Data Systems \u2013 CCSDS). Edaspidi kasutatakse seda akron\u00fc\u00fcmi.<\/p>\n

See publikatsioon keskendub peamiselt kanali tasemele, kuid tutvustatakse ka p\u00f5hikontseptsioone teistel tasanditel. Artikkel ei pretendeeri mingil moel standardite k\u00f5ikeh\u00f5lmavale ja t\u00e4ielikule kirjeldamisele. Sellega saate tutvuda veebisaidil<\/a><\/noindex> CCSDS. Siiski on need standardsed dokumendid v\u00e4ga keerulised ja nende m\u00f5istmiseks kulus meil m\u00e4rkimisv\u00e4\u00e4rselt aega, seega soovin siin esitada p\u00f5hiteavet, mille najal saate teistega lihtsamalt hakkama. Nii et alustame.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

CCSDS koolituse missioon<\/h2>\n

\nV\u00f5ib-olla on kellegil k\u00fcsimus: miks k\u00f5igil peaks olema standarditest kinni pidada, kui saaks arendada oma patenteeritud raadioside protokollide komplekti (v\u00f5i oma standardit, koos blackjacki ja uute funktsioonidega), suurendades seega s\u00fcsteemi turvalisust?<\/p>\n

Praktika n\u00e4itab, et CCSDS standardite j\u00e4rgimine on kasulikum j\u00e4rgmiste p\u00f5hjuste t\u00f5ttu:<\/p>\n

    \n
  1. Standardite avaldamise komiteesse kuuluvad k\u00f5ikide suurte kosmoseagentuuride esindajad \u00fcle maailma, kes toovad kaasa oma v\u00e4\u00e4rtusliku kogemuse, mis on saadud aastatepikkuse erinevate missioonide projekteerimise ja toimimise k\u00e4igus. Oleks \u00e4\u00e4rmiselt tobe ignoreerida seda kogemust ja uuesti nende konksude peale astuda.<\/li>\n
  2. Need standardid toetavad juba turul olemasolevaid maapealseid seadmeid.<\/li>\n
  3. Praeguste t\u00f5rgete k\u00f5rvaldamisel on alati v\u00f5imalik p\u00f6\u00f6rduda kolleegide poole teistest agentuuridest, et nad saaksid oma maapealt seadmest seanssi teostada. Nagu n\u00e4ete, on standardsed lahendused \u00e4\u00e4rmiselt kasulikud, seega vaatame nende peamisi punkte.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    Arhitektuur<\/h2>\n

    \nStandardid on dokumentide kogum, mis kajastab k\u00f5ige tavalist OSI (Open System Interconnection) mudelit, v\u00e4lja arvatud see, et kanali tasemel on \u00fcldistus piiratud telemeetria (kanal \u201ealla\u201c \u2013 kosmos \u2013 Maa) ja telek\u00e4skude (kanal \u201e\u00fcles\u201c) jagunemisega.<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nVaatame m\u00f5ningaid tasemeid l\u00e4hemalt, alustades f\u00fc\u00fcsilisest ja liikudes \u00fclespoole. Parema selguse huvides vaatame vastuv\u00f5tupoolt. Edastav pool on selle peegelpilt.<\/p>\n

    F\u00fc\u00fcsiline tase<\/h2>\n

    \nSelles tasemes toimub moduleeritud raadiolainete muundamine bittide vooguks. Standardid on siin enamasti soovituslikku laadi, kuna sellel tasemel on raske abstraktida konkreetsest riistvara rakendusest. Siin on CCSDSi peamine roll m\u00e4\u00e4rata lubatud modulaarsused (BPSK, QPSK, 8-QAM jne) ja anda soovitusi s\u00fcmbolite s\u00fcnkroniseerimise ja doppleri nihke kompenseerimise mehhanismide rakendamiseks.<\/p>\n

    S\u00fcnkroniseerimise ja kodeerimise tase<\/h2>\n

    \nFormaalsetel alustel on see kanalitaseme alamtaseme osa, kuid see eristatakse tihti eraldi tasemena oma t\u00e4htsuse t\u00f5ttu CCSDSi standardites. See tasand muundab bittide voogu nn kaadriteks (telemetria v\u00f5i telek\u00e4sklused), millest r\u00e4\u00e4gime hiljem. Erinevalt s\u00fcmbolite s\u00fcnkroniseerimisest f\u00fc\u00fcsilisel tasemel, mis v\u00f5imaldab saada korrektse bittide voogu, toimub siin kaadrite s\u00fcnkroniseerimine. Vaatame teed, mida andmed sellel tasemel l\u00e4bivad (alt \u00fcles):<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nKuid enne seda tasub \u00f6elda paar s\u00f5na kodeerimise kohta. See protseduur on vajalik, et tuvastada ja\/v\u00f5i parandada bitivigu, mis paratamatult tekivad andmete edastamisel raadiokanalil. Siin me dekodeerimisprotseduure ei k\u00e4sitle, vaid saame vaid teavet, mis on vajalik taseme edasise toimimise m\u00f5istmiseks. <\/p>\n

    Koodid v\u00f5ivad olla plokilised ja pidevad. Standardid ei n\u00f5ua konkreetse kodeerimist\u00fc\u00fcbi kasutamist, kuid see peab kindlasti olemas olema. Pidevaid koodide hulka kuuluvad konvolutsioonikoodid. Nende abil kodeeritakse pidev bittide voog. Erinevalt plokikoodidest, kus andmed jaotatakse koodiblokkideks ja neid saab dekodeerida ainult t\u00e4iskestustega. Koodiblokk on edastatav teave ja sellele lisatud \u00fcleliigne info, mis on vajalik andmete \u00f5ige vastuv\u00f5tu kontrollimiseks ja v\u00f5imalike vigade parandamiseks. Plokikoodide alla kuuluvad kuulsad Reed-Solomoni koodid.<\/p>\n

    Kui kasutatakse konvolutsioonikodeerimist, edastatakse bitivool algusest dekooderisse. Selle t\u00f6\u00f6 tulemuseks (k\u00f5ik see toimub pidevalt) on CADU (kanali juurdep\u00e4\u00e4sudate \u00fcksus) andmeblokkide loomine. See struktuur on vajalik kaadri s\u00fcnkroniseerimiseks. Iga CADU l\u00f5pus on s\u00fcnkroniseerimismarker (ASM \u2013 k\u00fclge kinnitatud s\u00fcnkroniseerimismarker). Need on eelnevalt tuntud 4 bitti, mille abil s\u00fcnkronisaator leiab CADU alguse ja l\u00f5pu. Nii saavutatakse kaadri s\u00fcnkroniseerimine.<\/p>\n

    J\u00e4rgmine valikuline etapp s\u00fcnkrooni ja kodeerimise tasemel on seotud f\u00fc\u00fcsilise taseme t\u00f6\u00f6omadustega. See on de-randomiseerimine. Probleem seisneb selles, et s\u00fcmboolse s\u00fcnkroniseerimise saavutamiseks on vajalikud sagedased \u00fcleminekud s\u00fcmbolite vahel. Nii et kui edastame oletatavasti kilobaiti andmeid, mis koosnevad ainult \u00fchtedest, kaotatakse s\u00fcnkroniseerimine. Seet\u00f5ttu segatakse sisse tulevad andmed perioodilise pseudo-juhusliku j\u00e4rjestusega, et nullide ja \u00fchtede tihedus oleks \u00fchtlane.<\/p>\n

    Seej\u00e4rel toimub plokkide koodide dekodeerimine, ja see, mis on j\u00e4\u00e4nud, on s\u00fcnkroniseerimise ja kodeerimise taseme l\u00f5pptooteks \u2013 kaader.<\/p>\n

    Kanali tase<\/h2>\n

    \n\u00dchelt poolt saab kanali taseme t\u00f6\u00f6tleja kaadreid, teiselt poolt v\u00e4ljastab ta pakette. Kuna formaalselt ei ole pakettide suurusele mingeid piiranguid, on nende usaldusv\u00e4\u00e4rseks edastamiseks vajalik need jagada v\u00e4iksemateks struktuurteks \u2013 kaadriteks. Siin vaatame kahte alamjaotust: eraldi telemetria (TM) ja telek\u00e4skude (TC) jaoks.<\/p>\n

    Telemetria<\/h3>\n

    \nLihtsalt \u00f6eldes on need andmed, mida maapealne jaam saab satelliidilt. K\u00f5ik edastatav teave jagatakse v\u00e4ikesteks fikseeritud pikkusega fragmentideks \u2013 kaadriteks, mis sisaldavad edastatavaid andmeid ja teenusv\u00e4lju. Vaatame kaadri struktuuri l\u00e4hemalt:<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nJa alustame telemeetriakaadri peamise p\u00e4ise uurimist. Edasi luban endal m\u00f5nes kohas lihtsalt standardeid t\u00f5lkida, samal ajal andes m\u00f5ningaid selgitusi.<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nPeamise kanalite tuvastaja (Master Channel ID) v\u00e4li peab sisaldama kaadri versiooninumbrit ja seadme tunnust.<\/p>\n

    Iga K\u0410, vastavalt CCSDS standarditele, peab olema unikaalne identifikaator, mille alusel saab teada, millisele seadmele see kuulub. Formaalset registreerimist n\u00f5utakse seadme registreerimiseks, mille nimi koos identifikaatoriga avaldatakse avalikes allikates. Kuid sageli ignoreerivad Venemaa tootjad seda protseduuri ja m\u00e4\u00e4ravad seadmele suvalise identifikaatori. Raami versiooninumber aitab m\u00e4\u00e4rata, millist standardversiooni kasutatakse, et asjakohaselt raami lugeda. Siin vaatleme ainult k\u00f5ige konservatiivsemat standardit versiooniga \u201e0\u201d.<\/i><\/p>\n

    Virtuaalse kanali identifikaatori (Virtual Channel ID) v\u00e4ljas peab olema VCID, milliselt kanalilt pakett tuli. VCID valimisele ei ole mingeid piiranguid, eriti ei pea virtuaalsed kanalid olema j\u00e4rjestikku numereeritud.<\/p>\n

    V\u00e4ga sageli on vajalik edastatavate andmete multipliitmine. Selleks on olemas virtuaalsete kanalite mehhanism. N\u00e4iteks satelliit Meteor-M2 edastab v\u00e4rvilisi pilte n\u00e4htavas spektris, jagades need kolmeks mustvalgeks \u2013 iga v\u00e4rv edastatakse oma virtuaalses kanalis eraldi paketina, kuigi tema raamide struktuuris on mingisugune k\u00f5rvalekalle standarditest.<\/i><\/p>\n

    Operational Control lipuv\u00e4lja peab olema indikaator, mis n\u00e4itab, kas telemeetriaraamis on Operational Control v\u00e4li v\u00f5i mitte. Need 4 bitti raami l\u00f5pupoole teenivad tagasiside s\u00e4ilitamise eesm\u00e4rki, et kontrollida k\u00e4su raamide edastamise j\u00e4lgimist. R\u00e4\u00e4gime neist natuke hiljem.<\/p>\n

    Pea- ja virtuaalkanali kaadriarvestid on v\u00e4ljad, mis suurenevad \u00fche v\u00f5rra iga edastatud raami puhul. Need n\u00e4itavad, et \u00fckski raami ei ole kadunud.<\/i><\/p>\n

    Telemeetriaraami andmete staatus on veel kaks bitti lipup\u00f5hiseid ja andmeid, millest vaatame ainult m\u00f5ningaid.<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nLisapealkirja (Secondary Header) lipp peab olema indikaator, mis n\u00e4itab, kas telemeetriaraamis on olemas v\u00f5i puudub lisapealkiri.<\/p>\n

    Soovi korral v\u00f5ib igale raami lisada lisapealkirja ja paigutada sinna mis tahes andmed oma \u00e4ran\u00e4gemise j\u00e4rgi.<\/i><\/p>\n

    Esimese pealkirja n\u00e4idiku v\u00e4li (First Header Pointer), kui s\u00fcnkroonimise lipp on v\u00e4\u00e4rtusega \u201e1\u201c, peab sisaldama esimest paketti andmev\u00e4ljas (Data Field). Asetust loetakse alates 0 suurenevas j\u00e4rjestuses andmev\u00e4lja algusest. Kui telemeetria kaadris ei ole paketi algust, peab esimese pealkirja n\u00e4idiku v\u00e4li olema v\u00e4\u00e4rtusega binaarrepresentatsioon \u201e11111111111\u201c (see v\u00f5ib juhtuda, kui \u00fcks pikk pakett katab rohkem kui \u00fche kaadri). <\/p>\n

    Kui andmev\u00e4ljas on t\u00fchi pakett (Idle Data), siis peab esimese pealkirja n\u00e4idiku v\u00e4\u00e4rtus olema binaarrepresentatsioon \u201e11111111110\u201c. Selle v\u00e4lja p\u00f5hjal peab vastuv\u00f5tja saavutama vooge s\u00fcnkroniseerimise. See v\u00e4li tagab s\u00fcnkroniseerimise taastumise isegi juhul, kui kaadreid on vahele j\u00e4\u00e4nud.<\/p>\n

    See t\u00e4hendab, et pakett v\u00f5ib n\u00e4iteks alata 4. kaadri keskel ja l\u00f5ppeda 20. kaadri alguses. Just selle v\u00e4lja eesm\u00e4rk on leida paketi algus. Pakettidel on samuti pealkiri, kus on m\u00e4rgitud selle pikkus, seega peab kanalit\u00f6\u00f6tleja esimese pealkirja n\u00e4idiku leidmisel selle l\u00e4bi lugema, et m\u00e4\u00e4rata, kus pakett l\u00f5peb.<\/i>
    \nKui vigade kontrolli v\u00e4li on olemas, peab see sisalduma igas telemeetria kaadris konkreetse f\u00fc\u00fcsilise kanali jaoks kogu missiooni jooksul.<\/p>\n

    See v\u00e4li arvutatakse CRC meetodi kohaselt. Protseduur peab v\u00f5tma n-16 bitti telemeetria kaadrist ja sisestama arvutustulemuse viimasesse 16 bittidesse.<\/p>\n

    Telekomandod<\/h4>\n

    \nTelekomandide kaadril on mitu olulist erinevust. Nende hulgas:<\/p>\n

      \n
    1. Teine pealkirjade struktuur<\/li>\n
    2. D\u00fcnaamiline pikkus. See t\u00e4hendab, et kaadri pikkus ei ole kindlaks m\u00e4\u00e4ratud nagu see on telemeetriaga, vaid v\u00f5ib varieeruda s\u00f5ltuvalt edastatud paketidest.<\/li>\n
    3. Pakettide kohaletoimetamise garantii mehhanism. See t\u00e4hendab, et K\u0410 peab p\u00e4rast vastuv\u00f5ttu kinnitama kaadrite \u00f5ige vastuv\u00f5tu v\u00f5i k\u00fcsima edastamist seal, kus pakk, millel v\u00f5is olla parandamata viga, vastu v\u00f5eti.<\/li>\n<\/ol>\n

      \n\"Veidi
      \n
      \n\"Veidi
      \n
      \nPalju v\u00e4lju on meile juba tuttavad telemeetria kaadrilt. Neil on sama eesm\u00e4rk, seega k\u00e4sitleme siin ainult uusi valdkondi.<\/p>\n

      \u00dche k\u00e4su lipu bitti tuleks kasutada raami vastuv\u00f5tmisel kontrollimiseks. \u201e0\u201c v\u00e4\u00e4rtus selle lipu korral peaks t\u00e4hendama, et antud raami t\u00fc\u00fcp on A ja selle kontrollimine peab toimuma vastavalt FARM-ile. \u201e1\u201c v\u00e4\u00e4rtus selle lipu korral annab vastuv\u00f5tjale teada, et antud raam on t\u00fc\u00fcp B ja peab FARM-i kontrollist k\u00f5rvale hiilima.<\/p>\n

      See lipp teavitab vastuv\u00f5tjat, kas kasutada raamide edastamise kinnitamise mehhanismi, mida nimetatakse FARM-iks \u2013 Raami Vastuv\u00f5tmise ja Teavitamise Mehhanismiks.<\/i><\/p>\n

      Juhtimisk\u00e4su lipp tuleks kasutada selleks, et m\u00f5ista, kas andmev\u00e4li edastab k\u00e4su v\u00f5i andmed. Kui lipp on \u201e0\u201c, siis peaks andmev\u00e4li sisaldama andmeid. Kui lipp on \u201e1\u201c, siis peaks andmev\u00e4li sisaldama FARM-i jaoks kontrollteavet.
      \nFARM on l\u00f5pmatu automaat, mille parameetreid on v\u00f5imalik seadistada.<\/i><\/p>\n

      RSVD. SPARE \u2013 reserveeritud bitid.<\/p>\n

      Tundub, et CCSDS-l on nende suhtes tulevikus plaanid, ja tagasimakse \u00fchilduvuse nimel on nad juba praegustes standardi versioonides need bitid reserveerinud.<\/i><\/p>\n

      Raami pikkuse v\u00e4li peaks sisaldama bitti, mis on raami pikkus oktetides miinus \u00fcks.<\/p>\n

      Raami andmev\u00e4li peaks j\u00e4rgima pealkirja ilma vahekohtadeta ja sisaldama kokkulepitud arvu oktette, maksimaalselt 1019 oktetti. See v\u00e4li peab sisaldama kas andmeplokki v\u00f5i juhtimisteavet. Andmeplokk peab sisaldama endas:<\/p>\n