{"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
\nKuu Meteer M1
\nAllikas: vladtime.ru<\/i><\/p>\n

Sissejuhatus<\/h2>\n

\nKosmosetehnika t\u00f6\u00f6 on v\u00f5imatu ilma raadiosidega, ja selles artiklis p\u00fc\u00fcan selgitada peamised ideed, mis on kujundanud standardite aluse, mille on v\u00e4lja t\u00f6\u00f6tanud Rahvusvaheline Kosmoses\u00fcsteemide Andmeedastusn\u00f5ukogu (Consultative Committee for Space Data Systems \u2013 CCSDS. Edasi kasutatakse seda l\u00fchendit).<\/p>\n

See publikatsioon keskendub peamiselt kanalitasemele, kuid ka teiste tasemete p\u00f5him\u00f5isted tutvustatakse. Artikkel ei pretendeeri t\u00e4ielikule ja ammendavale standardite kirjeldamisele. Nende sisu kohta saate tutvuda veebilehel<\/a><\/noindex> CCSDS. Kuid need on \u00e4\u00e4rmiselt keerulised ja aega n\u00f5udvad, seet\u00f5ttu kulus meil palju aega nende m\u00f5istmisele, mist\u00f5ttu tahan siin jagada p\u00f5hiteavet, mis aitab teil k\u00f5ike \u00fclej\u00e4\u00e4nut kergemini m\u00f5ista. Nii et alustame.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Auv\u00e4\u00e4rne missioon CCSDS<\/h2>\n

\nV\u00f5ib-olla on kellelgi k\u00fcsimus: miks peaks k\u00f5ik j\u00e4rgima standardeid, kui saab v\u00e4lja t\u00f6\u00f6tada oma patenteeritud raadioside protokollide komplekti (v\u00f5i oma standardi, uute funktsioonidega), suurendades seel\u00e4bi s\u00fcsteemi turvalisust?<\/p>\n

Kogemus n\u00e4itab, et kasulikum on j\u00e4rgida CCSDS standardeid mitmel p\u00f5hjusel:<\/p>\n

    \n
  1. Standardite avaldamise komisjoni kuuluvad maailmas k\u00f5ikide suurte kosmoseksperdid, tuues endaga kaasa hindamatut kogemust, mis on saadud aastatepikkuse erinevate missioonide kavandamise ja elluviimise k\u00e4igus. Oleks v\u00e4ga m\u00f5ttetu ignoreerida seda kogemust ja taas samadele kividel komistada.<\/li>\n
  2. Need standardid on koosk\u00f5las juba olemasoleva maapealse seadme varustusega.<\/li>\n
  3. Vigu k\u00f5rvaldates v\u00f5ib alati p\u00f6\u00f6rduda teiste agentuuride kolleegide poole, et nad korraldaksid oma maapealt seadmega suhtlemise seansi. Nagu n\u00e4ete, on standardid \u00e4\u00e4rmiselt kasulikud, seega uurime nende p\u00f5hikohti.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    Arhitektuur<\/h2>\n

    \nStandardid on dokumentide kogum, mis peegeldab k\u00f5ige tavalist OSI (Open System Interconnection) mudelit, v\u00e4lja arvatud see, et kanali tasandil on \u00fchtsus piiratud telemeetriaga (kanal \u201ealla\u201c \u2013 kosmos \u2013 Maa) ja telek\u00e4skudega (kanal \u201e\u00fcles\u201c).<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nVaadakem m\u00f5nda taset l\u00e4hemalt, alustades f\u00fc\u00fcsilisest ja liikudes \u00fclespoole. Selgemaks arusaamiseks vaatame vastuv\u00f5tja arhitektuuri. Edastaja on selle peegelpilt.<\/p>\n

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

    \nSellel tasemel muudetakse moduleeritud raadi signaal bitivooguks. Standardid on siin peamiselt soovituslikud, kuna on keeruline abstraktselt m\u00f5elda konkreetsetele riistvara realisatsioonidele. Siin on CCSDSi peamine roll m\u00e4\u00e4rata lubatud modulaarsused (BPSK, QPSK, 8-QAM jne) ja anda soovitusi s\u00fcmbolite s\u00fcnkroniseerimise, Doppleri nihke kompenseerimise jms implementatsiooni kohta.<\/p>\n

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

    \nKuigi see on ametlikult kanalitasandi alamkiht, eristatakse seda tihti eraldi kihina oma t\u00e4htsuse t\u00f5ttu CCSDS standardite raames. See kiht muundab bitivoogude kaadriteks (telemeetria v\u00f5i telek\u00e4sud), millest r\u00e4\u00e4gime hiljem. Erinevalt f\u00fc\u00fcsilise tasandi s\u00fcmboolsetest s\u00fcnkroniseerimistest, mis v\u00f5imaldavad saada korrektset bitivoogu, teostatakse siin kaadris\u00fcnkroniseerimist. Vaadakem, kuidas andmed sellel tasandil liiguvad (aluselt \u00fclespoole):<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nKuid enne seda tasub \u00f6elda paar s\u00f5na kodeerimise kohta. See protseduur on vajalik bitivead tuvastamiseks ja\/v\u00f5i parandamiseks, mis paratamatult tekivad andmete edastamisel raadio kanalite kaudu. Siin me dekodeerimismenetlusi ei k\u00e4sitle, vaid saame vaid teadaolevad andmed, mis on vajalikud edasise kihtide t\u00f6\u00f6 loogika m\u00f5istmiseks. <\/p>\n

    Koodid v\u00f5ivad olla plokilised ja pidevad. Standardid ei kohusta kasutama kindlat kodeerimisviisi, kuid see peab olema olemas. Pidevateks peetakse konvolutsioonikoode. Nende abil kodeeritakse pidev bitivoog. Erinevalt plokikohtadest, kus andmed jagatakse koodiblokkideks ja neid saab dekodeerida ainult terviklike plokkide raames. Koodiblokk on edastatavad andmed ja sellele lisatud \u00fclem\u00e4\u00e4rane teave, mis on vajalik andmete \u00f5igsuse kontrollimiseks ja v\u00f5imalike vigade parandamiseks. Ploki koode kuuluvad tuntud Reed-Solomoni koodid.<\/p>\n

    Kui kasutatakse konvolutsioonkodeerimist, sisenevad bitid esialgu dekoodrisse. Selle t\u00f6\u00f6 tulemus (k\u00f5ik see toimub loomulikult pidevalt) on andmeplokid CADU (kanali juurdep\u00e4\u00e4su andme\u00fcksus). See struktuur on vajalik kaadris\u00fcnkroniseerimiseks. Iga CADU l\u00f5ppu on lisatud s\u00fcnkroniseerimismarker (ASM \u2013 lisatud s\u00fcnkroniseerimismarker). Need on eelnevalt teadaolevad 4 baiti, mille abil s\u00fcnkroniseerija leiab CADU alguse ja l\u00f5pu. Nii saavutatakse kaadris\u00fcnkroniseerimine.<\/p>\n

    J\u00e4rgmine valikuline s\u00fcnkroniseerimise ja kodeerimise etapp on seotud f\u00fc\u00fcsilise tasandi t\u00f6\u00f6 omadustega. See on derandomiseerimine. Probleem on selles, et s\u00fcmboolse s\u00fcnkroniseerimise saavutamiseks on vajalik sagedane vahetus s\u00fcmbolite vahel. Kui edastame n\u00e4iteks kilobaiti andmeid, mis koosnevad ainult \u00fchikutest, siis s\u00fcnkroniseerimine kaob. Seet\u00f5ttu seguneb \u00fclekande sisend perioodilise pseudojuhusliku j\u00e4rjestusega, et nullide ja \u00fcksteiste tihedus oleks \u00fchtlane.<\/p>\n

    Seej\u00e4rel toimub plokkidega koodide dekodeerimine ning see, mis alles j\u00e4\u00e4b, on s\u00fcnkroniseerimise ja kodeerimise tasandi l\u00f5ppprodukt \u2013 kaader.<\/p>\n

    Kanalitase<\/h2>\n

    \n\u00dchel pool saab kanalitasandi t\u00f6\u00f6tleja kaadreid ning teiselt poolt v\u00e4ljundit pakette. Kuna pakettide suurus pole formaalselt piiratud, on nende usaldusv\u00e4\u00e4rseks edastamiseks vajalik nende jagamine v\u00e4iksemate struktuurideks \u2013 kaadriteks. Siin vaatleme kahte alamjaotust: eraldi telemeetri (TM) ja telecommand (TC) jaoks.<\/p>\n

    Telemeetria<\/h3>\n

    \nLihtsamalt \u00f6eldes, need on andmed, mida maapealne jaam K\u0410-lt saab. K\u00f5ik edastatavad andmed jagunevad v\u00e4ikesteks fikseeritud pikkusega fragmentideks \u2013 kaadriteks, mis sisaldavad edastatavaid andmeid ja teenindusv\u00e4lju. Vaatame kaadri struktuuri l\u00e4hemalt:<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nAlustame telemeetriakaadri p\u00f5hipealkirjaga. Edasi luban endal m\u00f5nes kohas lihtsalt standardeid t\u00f5lkida, samal ajal andes m\u00f5ned selgitused.<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nPeakanali identifikaatori (Master Channel ID) v\u00e4lja tuleb sisaldada kaadri versiooninumbrit ja seadme identifikaatorit.<\/p>\n

    Iga K\u0410, CCSDSi standardite kohaselt peab olema oma unikaalne identifikaator, mille abil saab raamest m\u00e4\u00e4rata, millisele seadmele see kuulub. Formaalset taotlust seadme registreerimiseks on vajalik esitada, ja selle nimi koos identifikaatoriga avaldatakse avatud allikates. Kuid tihti ignoreerivad Venemaa tootjad seda protseduuri, omistades seadmele suvalise identifikaatori. Raami versiooninumber aitab m\u00e4\u00e4ratleda, millist versiooni standarditest kasutatakse, et raami \u00f5igesti lugeda. Siin k\u00e4sitleme ainult k\u00f5ige konservatiivsemat standardit versiooniga \u201e0\u201d.<\/i><\/p>\n

    Virtuaalse kanali identifikaatori (Virtual Channel ID) v\u00e4ljas peab olema VCID kanali kohta, kust pakett saabus. VCID valikul pole mingeid piiranguid, sealhulgas virtuaalsed kanalid ei pea olema numbritega j\u00e4rjestatud.<\/p>\n

    Sageli on vajalik edastatavaid andmeid multipekteerida. Selleks on olemas virtuaalsete kanalite mehhanism. N\u00e4iteks edastab satelliit Meteor-M2 n\u00e4htavas spektris v\u00e4rvi pilti, jagades selle kolmeks mustvalgeks - iga v\u00e4rv edastatakse oma virtuaalses kanalis eraldi paketina, kuigi selle kaadristruktuuris on teatud k\u00f5rvalekalle standarditest.<\/i><\/p>\n

    Operational Control'i lipu v\u00e4li peaks olema indikaator, kas Operational Control v\u00e4li on telemeetriakaadris olemas v\u00f5i mitte. Need 4 bitti kaadrin l\u00f5pus teenivad tagasiside s\u00e4ilitamiseks, kui kontrollitakse telecommandide kaadrite kohaletoimetamist. Nendest r\u00e4\u00e4gime natuke hiljem.<\/p>\n

    Peamise ja virtuaalse kanali kaadrikoodide loendurid on v\u00e4ljad, mis suurenevad \u00fche v\u00f5rra iga kaadri saatmisel. Need on indikaatoriteks, et \u00fckski kaader ei ole kaduma l\u00e4inud.<\/i><\/p>\n

    Telemeetriakaadri andmete staatus on veel kaks bitti lippude ja andmete kohta, millest vaatame l\u00e4bi vaid m\u00f5ningaid.<\/p>\n

    \"Veidi
    \n
    \nTeise p\u00e4ise (Secondary Header) lippude v\u00e4li peaks olema indikaator, kas teise p\u00e4ise (Secondary Header) olemasolu telemeetriakaadris on v\u00f5i mitte.<\/p>\n

    Soovi korral saab igale kaadrile lisada t\u00e4iendava pealkirja ning seal v\u00f5ib paigutada igasuguseid andmeid vastavalt oma \u00e4ran\u00e4gemisele.<\/i><\/p>\n

    Esimese pealkirja n\u00e4itaja v\u00e4li (First Header Pointer) peab, kui s\u00fcnkroonimislipu v\u00e4\u00e4rtus on \u201e1\u201d, sisaldama binaarset esitusviisi esimese octeti asukohast esmase paketi andmev\u00e4ljas (Data Field) telemeetria kaadris. Asukoht arvutatakse nullist alates andmev\u00e4lja algusest kasvavas j\u00e4rjestuses. Kui andmev\u00e4ljas ei ole paketi algust, peab esimese pealkirja n\u00e4itaja v\u00e4li olema binaarses esituses \u201e11111111111\u201d (see v\u00f5ib juhtuda, kui \u00fcks pikk pakett katab rohkem kui \u00fche kaadri). <\/p>\n

    Kui andmev\u00e4ljas on t\u00fchine pakett (Idle Data), siis peab esimese pealkirja n\u00e4itaja olema binaarses esituses \u201e11111111110\u201d. Selle v\u00e4li kaudu peab vastuv\u00f5tja tagama voolu s\u00fcnkroniseerimise. See v\u00e4li garanteerib s\u00fcnkroniseerimise taastamise isegi juhul, kui kaadreid j\u00e4\u00e4b vahele.<\/p>\n

    See, the packet may start, for instance, in the middle of frame 4 and end at the beginning of frame 20. This field serves to find its start. Packets also have a header, which specifies its length, so when locating the pointer to the first header, the link-layer handler must read it, thus determining where the packet ends.<\/i>
    \nIf the error control field is present, it must be included in each telemetry frame for a specific physical channel throughout the mission.<\/p>\n

    This field is calculated using the CRC method. The procedure should take n-16 bits of the telemetry frame and insert the calculation result into the last 16 bits.<\/p>\n

    Telecommands<\/h4>\n

    \nThe telecommand frame has several significant differences. Among them:<\/p>\n

      \n
    1. Different header structure<\/li>\n
    2. Dynamic length. This means that the frame length is not fixed as it is in telemetry but can change depending on the packets being transmitted.<\/li>\n
    3. Pakettide kohaletoimetamise garantiimehhanism. See t\u00e4hendab, et K\u0410 peab p\u00e4rast vastuv\u00f5tmist kinnitama kaadrite \u00f5igsuse v\u00f5i k\u00fcsima edastamist alates kaadrist, mille juures v\u00f5is juhtuda parandamatu viga.<\/li>\n<\/ol>\n

      \n\"Veidi
      \n
      \n\"Veidi
      \n
      \nPaljud v\u00e4ljad on meile juba tuttavad telemeetria kaadri p\u00e4isest. Need t\u00e4idavad samu \u00fclesandeid, seega vaatame siin ainult uusi v\u00e4lju.<\/p>\n

      \u00dcks \u00fcmbersuunamisflaagi bitti kasutatakse kaadrite kontrollimiseks vastuv\u00f5tjas. Selle lipu v\u00e4\u00e4rtus \"0\" peab n\u00e4itama, et see kaader on t\u00fc\u00fcpi A ja selle kontroll peaks toimuma FARM-i kohaselt. Selle lipu v\u00e4\u00e4rtus \"1\" peab n\u00e4itama vastuv\u00f5tjale, et see kaader on t\u00fc\u00fcpi B ja peab FARM-i kohaselt kontrollimise k\u00f5rvale j\u00e4tma.<\/p>\n

      See lipp annab vastuv\u00f5tjale teada, kas kasutada kaadrite kohaletoimetamise kinnitamise mehhanismi, mida nimetatakse FARM - Frame Acceptance and Reporting Mechanism.<\/i><\/p>\n

      Juhtimisriba lipp peaks n\u00e4itama, kas andmev\u00e4li edastab k\u00e4sku v\u00f5i andmeid. Kui lipp on \u201e0\u201d, peab andmev\u00e4li sisaldama andmeid. Kui lipp on \u201e1\u201d, peab andmev\u00e4li sisaldama kontrollteavet FARM-i jaoks.
      \nFARM on konfigureeritav l\u00f5ppautomaat.<\/i><\/p>\n

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

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

      Raami pikkuse v\u00e4li peab sisaldama bitivormingus arvu, mis on raami pikkus oktetites miinus \u00fcks.<\/p>\n

      Raami andmev\u00e4li peab j\u00e4rgima pead ilma vahedeta ja sisaldama t\u00e4isarv oktete, mille maksimaalne pikkus on 1019 oktetit. See v\u00e4li peab sisaldama kas andmebloki v\u00f5i juhtimisteavet. Andmeplokk peab sisaldama:<\/p>\n