Satelit Meteor M1
Sous: vladtime.ru
Entwodiksyon
Operasyon an nan teknoloji espas se enposib san kominikasyon radyo, ak nan atik sa a mwen pral eseye eksplike lide prensipal yo ki te fòme baz la nan estanda yo devlope pa Komite Konsiltatif Entènasyonal pou Sistèm Done Espas (CCSDS. Abreviyasyon sa a pral itilize anba a) .
Pòs sa a pral konsantre prensipalman sou kouch lyen done, men konsèp debaz pou lòt kouch yo pral prezante tou. Atik sa a nan okenn fason pretann yo dwe yon deskripsyon konplè ak konplè sou estanda yo. Ou ka wè li nan CCSDS. Sepandan, yo trè difisil pou konprann, epi nou te pase anpil tan ap eseye konprann yo, kidonk isit la mwen vle bay enfòmasyon debaz, ki gen ki li pral pi fasil yo konprann tout lòt bagay. Se konsa, ann kòmanse.
Noble Misyon nan CCSDS
Petèt yon moun gen yon kesyon: poukisa tout moun ta dwe respekte estanda si ou ka devlope pwòp pwotokòl radyo pwòp ou a (oswa pwòp estanda ou a, ak blackjack ak nouvo karakteristik), kidonk ogmante sekirite nan sistèm nan?
Kòm pratik montre, li pi pwofitab pou respekte estanda CCSDS pou kantite rezon sa yo:
- Komite ki responsab pou pibliye estanda yo gen ladan l reprezantan chak gwo ajans ayewospasyal nan mond lan, ki pote eksperyans anpil valè akeri pandan plizyè ane nan konsepsyon ak operasyon divès misyon. Li ta trè absid inyore eksperyans sa a ak etap sou rato yo ankò.
- Estanda sa yo sipòte pa ekipman estasyon tè ki deja sou mache a.
- Lè w rezoud nenpòt pwoblèm, ou ka toujou chèche èd nan men kòlèg lòt ajans yo pou yo ka fè yon sesyon kominikasyon ak aparèy la nan estasyon tè yo. Kòm ou ka wè, estanda yo se yon bagay trè itil, kidonk ann gade pwen kle yo.
achitekti
Estanda yo se yon seri dokiman ki reflete modèl ki pi komen OSI (Open System Interconnection), eksepte ke nan nivo lyen done komen an limite a sa sèlman divizyon an telemetri (downlink - espas - Latè) ak telecommands (uplink).
Ann gade nan kèk nan nivo yo an plis detay, kòmanse ak fizik la ak deplase. Pou pi gwo klè, nou pral konsidere achitekti bò k ap resevwa a. Yon sèl transmèt se imaj glas li yo.
Kouch fizik
Nan nivo sa a, siyal radyo modulasyon an konvèti nan yon ti kouran. Estanda yo isit la yo se sitou konsiltatif nan lanati, depi nan nivo sa a li difisil abstrè soti nan aplikasyon an espesifik nan pyès ki nan konpitè. Isit la, wòl kle nan CCSDS se defini modulasyon yo akseptab (BPSK, QPSK, 8-QAM, elatriye) epi bay kèk rekòmandasyon sou aplikasyon an nan mekanis senkronizasyon senbòl, konpansasyon Doppler, elatriye.
Nivo senkronizasyon ak kodaj
Fòmèlman, li se yon soukouch nan kouch lyen done a, men li souvan separe an yon kouch separe akòz enpòtans li nan estanda CCSDS yo. Kouch sa a konvèti kouran ti jan an nan sa yo rele ankadreman (telemetry oswa telecommands), ki nou pral pale sou pita. Kontrèman ak senkronizasyon senbòl nan kouch fizik la, ki pèmèt ou jwenn kouran ti jan ki kòrèk la, senkronizasyon ankadreman fèt isit la. Konsidere chemen done yo pran nan nivo sa a (depi anba rive nan tèt):
Sepandan, anvan sa, li vo di kèk mo sou kodaj. Pwosedi sa a nesesè pou jwenn ak/oswa korije erè bit ki inevitableman rive lè w ap voye done sou yon chanèl radyo. Isit la nou pa pral konsidere pwosedi dekodaj, men yo pral sèlman jwenn enfòmasyon ki nesesè yo konprann lojik la plis nan nivo a.
Kòd yo ka bloke oswa kontinyèl. Estanda yo pa fòse itilizasyon yon kalite espesifik kodaj, men li dwe prezan kòm sa yo. Kòd kontinyèl yo enkli kòd konvolusyonèl. Yo itilize yo kode yon kouran ti jan kontinyèl. Sa a se kontrèman ak kòd blòk, kote done yo divize an kod epi yo ka sèlman dekode nan blòk konplè. Blòk kòd la reprezante done yo transmèt ak enfòmasyon redondants ki tache ki nesesè pou verifye done yo te resevwa yo kòrèkteman epi korije erè posib yo. Kòd blòk yo gen ladan kòd yo pi popilè Reed-Solomon.
Si yo itilize kodaj konvolusyonèl, bitstream la antre nan dekodeur la depi nan konmansman an. Rezilta travay li (tout bagay sa yo, nan kou, k ap pase kontinyèlman) se CADU (channel aksè done inite) blòk done. Estrikti sa a nesesè pou senkronizasyon ankadreman. Nan fen chak CADU gen yon maker synch tache (ASM). Sa yo se 4 bytes li te ye davans, pa ki senkronize a jwenn kòmansman ak fen CADU a. Sa a se ki jan senkronizasyon ankadreman reyalize.
Pwochen etap opsyonèl nan senkronizasyon ak kodaj kouch ki asosye ak sengularite yo nan kouch fizik la. Sa a se derandomization. Reyalite a se ke pou reyalize senkronizasyon senbòl, oblije chanje souvan ant senbòl yo. Se konsa, si nou transmèt, di, yon kilobyte nan done ki gen antyèman nan youn, senkronizasyon yo pral pèdi. Se poutèt sa, pandan transmisyon, done yo antre melanje ak yon sekans pseudo-o aza peryodik pou dansite zewo ak inifòm.
Apre sa, kòd blòk yo dekode, ak sa ki rete se pwodwi final la nan senkronizasyon an ak nivo kodaj - yon ankadreman.
Kouch lyen done
Sou yon bò, processeur kouch lyen an resevwa ankadreman, epi sou lòt bò li bay pake. Depi gwosè a nan pake pa fòmèlman limite, pou transmisyon serye yo li nesesè kraze yo nan pi piti estrikti - ankadreman. Isit la nou pral gade nan de sou-seksyon: separeman pou telemetry (TM) ak telecommands (TC).
Telemetry
Senpleman mete, sa a se done yo ke estasyon tè a resevwa nan veso espasyèl la. Tout enfòmasyon transmèt divize an ti fragman nan yon longè fiks - ankadreman ki gen done transmèt ak jaden sèvis yo. Ann pran yon gade pi pre estrikti ankadreman an:
Epi ann kòmanse konsiderasyon nou an ak header prensipal la nan ankadreman an telemetri. Anplis de sa, mwen pral pèmèt tèt mwen tou senpleman tradui estanda yo nan kèk kote, bay kèk klarifikasyon sou wout la.
Jaden Master Channel ID la dwe genyen nimewo vèsyon ankadreman an ak idantifyan aparèy la.
Chak veso espasyèl, dapre estanda CCSDS, dwe gen pwòp idantifyan inik li yo, pa ki, gen yon ankadreman, yon moun ka detèmine ki aparèy li fè pati. Fòmèlman, li nesesè soumèt yon aplikasyon pou anrejistre aparèy la, epi non li, ansanm ak idantifyan li yo, yo pral pibliye nan sous louvri. Sepandan, manifaktirè Ris souvan inyore pwosedi sa a, bay yon idantifyan abitrè nan aparèy la. Nimewo vèsyon ankadreman an ede detèmine ki vèsyon estanda yo itilize pou li kòrèkteman ankadreman an. Isit la nou pral konsidere sèlman estanda ki pi konsèvatif ak vèsyon "0".
Field ID Virtual Channel la dwe genyen VCID chanèl kote pake a soti. Pa gen okenn restriksyon sou chwa VCID; an patikilye, chanèl vityèl yo pa nesesèman nimewote sekans.
Trè souvan gen yon bezwen multiplex transmèt done. Pou rezon sa a, gen yon mekanis nan chanèl vityèl. Pou egzanp, satelit Meteor-M2 transmèt yon imaj koulè nan seri a vizib, divize li an twa nwa ak blan - chak koulè transmèt nan pwòp chanèl vityèl li nan yon pake separe, byenke gen kèk devyasyon nan estanda yo nan la. estrikti nan ankadreman li yo.
Jaden drapo kontwòl operasyon an dwe yon endikatè prezans oswa absans jaden kontwòl operasyon an nan ankadreman telemetrik la. 4 octets sa yo nan fen ankadreman an sèvi pou bay fidbak lè w ap kontwole livrezon ankadreman telekomand. Nou pral pale sou yo yon ti kras pita.
Kontwa ankadreman chanèl prensipal ak vityèl yo se jaden ki ogmante pa youn chak fwa yo voye yon ankadreman. Sèvi kòm yon endikatè ke pa gen yon sèl ankadreman te pèdi.
Estati done ankadreman telemetrik la se de plis byte nan drapo ak done, nan ki nou pral gade nan jis kèk.
Jaden drapo Segondè Header la dwe yon endikatè prezans oswa absans yon Header Segondè nan ankadreman telemetrik la.
Si ou vle, ou ka ajoute yon header adisyonèl nan chak ankadreman epi mete nenpòt done la selon diskresyon ou.
Premye Header Pointer jaden an, lè drapo senkronizasyon an mete sou "1", dwe genyen yon reprezantasyon binè nan pozisyon nan premye octet nan premye pake a nan jaden an Done nan ankadreman an telemetrik. Pozisyon an konte soti nan 0 nan lòd monte depi nan konmansman an nan jaden an done. Si pa gen okenn kòmansman pake a nan jaden done nan ankadreman telemetrik la, Lè sa a, jaden an konsèy nan premye header la dwe gen valè a nan reprezantasyon binè "11111111111" (sa a ka rive si yon pake long gaye sou plis pase yon ankadreman. ).
Si jaden done a gen yon pake vid (Idle Data), Lè sa a, konsèy la nan premye header la ta dwe gen valè a nan reprezantasyon binè "11111111110". Sèvi ak jaden sa a, reseptè a dwe senkronize kouran an. Jaden sa a asire ke senkronizasyon retabli menm si ankadreman yo tonbe.
Sa vle di, yon pake ka, di, kòmanse nan mitan 4yèm ankadreman an epi fini nan kòmansman 20yèm lan. Yo itilize jaden sa a pou jwenn kòmansman li. Pake yo gen tou yon header ki espesifye longè li yo, kidonk lè yo jwenn yon konsèy sou premye header la, processeur lyen-kouch la dwe li li, kidonk detèmine kote pake a pral fini.
Si yon jaden kontwòl erè prezan, li dwe genyen nan chak ankadreman telemetrik pou yon kanal fizik patikilye pandan tout misyon an.
Yo kalkile jaden sa a ak metòd CRC. Pwosedi a dwe pran n-16 bit nan ankadreman telemetrik la epi mete rezilta kalkil la nan dènye 16 bit yo.
Ekip televizyon yo
Ankadreman kòmand televizyon an gen plizyè diferans enpòtan. Pami yo:
- Diferan estrikti tit
- Longè dinamik. Sa vle di ke longè ankadreman an pa fikse rijid, menm jan yo fè nan telemetri, men li ka varye depann sou pake yo transmèt.
- Mekanis garanti livrezon pake. Sa vle di, veso espasyèl la dwe, apre li fin resevwa li, konfime kòrèkteman nan resepsyon ankadreman, oswa mande voye nan yon ankadreman ki te kapab resevwa ak yon erè ki pa korije.
Anpil jaden yo deja abitye pou nou nan header ankadreman telemetrik la. Yo gen menm objektif la, kidonk isit la nou pral konsidere sèlman nouvo jaden yo.
Yon ti jan nan drapo kontoune a dwe itilize pou kontwole ankadreman tcheke nan reseptè a. Yon valè "0" pou drapo sa a dwe endike ke ankadreman an se yon ankadreman Kalite A epi yo dwe verifye dapre FARM. Yon valè "1" pou drapo sa a ta dwe endike reseptè a ke ankadreman sa a se yon ankadreman Kalite B epi li ta dwe kontoune tcheke FARM.
Drapo sa a enfòme reseptè a si wi ou non pou itilize yon mekanis rekonesans livrezon ankadreman ki rele FARM - Frame Acceptance and Reporting Mechanism.
Drapo kòmand kontwòl la dwe itilize pou konprann si jaden done transpòte yon kòmand oswa done. Si drapo a se "0", Lè sa a, jaden an done dwe genyen done. Si drapo a se "1", Lè sa a, jaden done yo dwe genyen enfòmasyon kontwòl pou FARM.
FARM se yon machin eta fini ki gen paramèt yo ka configuré.
RSVD. SPARE - Bits rezève.
Li sanble ke CCSDS gen plan pou yo nan tan kap vini an, ak pou konpatibilite bak nan vèsyon pwotokòl yo te rezève Bits sa yo deja nan vèsyon aktyèl la nan estanda a.
Jaden longè ankadreman an dwe genyen yon nimewo nan reprezantasyon ti ki egal a longè ankadreman an nan octets mwens youn.
Jaden done ankadreman an dwe swiv tèt la san espas epi li dwe genyen yon nonb nonb antye ki ka 1019 oktè nan longè. Jaden sa a dwe genyen swa blòk done ankadreman oswa enfòmasyon kòmand kontwòl. Blòk done ankadreman an dwe genyen:
- nimewo nonb antye relatif nan oktè done itilizatè
- segman header ki te swiv pa yon nonb nonb nonb done itilizatè octets
Si gen yon header, lè sa a blòk done a dwe genyen yon Pake, yon seri Pake, oswa yon pati nan yon Pake. Yon blòk done san yon header pa ka genyen pati nan Pake, men li ka genyen blòk done fòma prive. Sa a soti nan sa a ke yon header obligatwa lè blòk la done transmèt pa anfòm nan yon sèl ankadreman. Yon blòk done ki gen yon header yo rele yon segman
Jaden drapo de-bit la dwe genyen:
- "01" - si premye pati done yo nan blòk done yo
- "00" - si pati mitan done yo nan blòk done yo
- "10" - si dènye moso done a nan blòk done a
- "11" - si pa gen okenn divizyon epi youn oswa plis pake anfòm nèt nan blòk done a.
Jaden ID MAP la dwe genyen zewo si yo pa itilize chanèl MAP yo.
Pafwa 6 Bits atribye ba chanèl vityèl yo pa ase. Men, si li nesesè pou multiplex done sou yon pi gwo kantite chanèl, yo itilize yon lòt 6 bits nan header segman an.
FARM
Ann pran yon gade pi pre nan mekanis nan fonksyone nan sistèm nan kontwòl livrezon pèsonèl. Sistèm sa a sèlman bay pou travay ak ankadreman nan telekòmand akòz enpòtans yo (telemetry ka toujou mande ankò, ak veso espasyèl la dwe tande estasyon tè a klèman epi toujou obeyi kòmandman li yo). Se konsa, sipoze nou deside reflash satelit nou an, epi voye yon dosye binè ki gen 10 kilobyte nan gwosè li. Nan nivo lyen an, dosye a divize an 10 ankadreman (0, 1, ..., 9), ki voye anwo youn pa youn. Lè transmisyon an fini, satelit la dwe konfime kòrèkteman resepsyon pake a, oswa rapòte sou ki ankadreman erè a te fèt. Yo voye enfòmasyon sa a nan jaden kontwòl operasyonèl nan ankadreman telemetri ki pi pre a (oswa veso espasyèl la ka kòmanse transmisyon yon ankadreman san fè anyen konsa si li pa gen anyen pou di). Ki baze sou telemetrik resevwa a, nou swa asire w ke tout bagay anfòm, oswa nou kontinye voye mesaj la. Ann sipoze satelit la pa t tande ankadreman #7. Sa vle di nou voye l 'frame 7, 8, 9. Si pa gen okenn repons, tout pake a yo voye ankò (ak konsa sou plizyè fwa jiskaske nou reyalize ke tantativ yo se pou gremesi).
Anba a se estrikti nan jaden an kontwòl operasyonèl ak yon deskripsyon nan kèk jaden. Done ki genyen nan jaden sa a rele CLCW - Communication Link Control Word.
Depi ou ka fasilman devine nan foto a objektif jaden prensipal yo, ak lòt moun yo raz yo gade, mwen kache deskripsyon an detay anba yon beke.
Eksplikasyon sou jaden CLCWKontwòl Kalite Mo:
Pou kalite sa a, mo kontwòl la dwe genyen 0
Vèsyon Pawòl Kontwòl (nimewo vèsyon CLCW):
Pou kalite sa a, mo kontwòl la dwe egal a "00" nan reprezantasyon ti jan an.
Jaden Estati:
Yo detèmine itilizasyon jaden sa a pou chak misyon separeman. Li kapab itilize pou amelyorasyon lokal pa plizyè ajans espas.
Idantifikasyon chanèl vityèl:
Dwe genyen idantifyan chanèl vityèl ki asosye mo kontwòl sa a.
Drapo aksè nan chanèl fizik:
Drapo a dwe bay enfòmasyon sou preparasyon kouch fizik reseptè a. Si kouch fizik reseptè a pa pare pou resevwa ankadreman, Lè sa a, jaden an dwe genyen "1", otreman "0".
Drapo echèk senkronizasyon:
Drapo a ka endike ke kouch fizik la ap opere nan yon nivo siyal pòv ak kantite ankadreman rejte a twò wo. Itilizasyon jaden sa a se opsyonèl; si yo itilize li, li dwe genyen "0" si senkronizasyon disponib, ak "1" si li pa.
Drapo bloke:
Bit sa a dwe genyen estati lock FARM pou chak chanèl vityèl. Yon valè "1" nan jaden sa a ta dwe endike ke FARM enfim epi yo pral jete ankadreman pou chak kouch vityèl, otreman "0".
Tann drapo:
Ti jan sa a dwe itilize pou endike ke reseptè a pa ka trete done sou chanèl vityèl espesifye a. Yon valè "1" endike ke tout ankadreman yo pral jete sou chanèl vityèl sa a, otreman "0".
Drapo pou pi devan:
Drapo sa a dwe genyen yon "1" si yo te jete youn oswa plis ankadreman kalite A oswa yo te jwenn twou vid ki genyen yo, kidonk li nesesè pou voye yon lòt fwa. Drapo a "0" endike ke pa te gen okenn ankadreman tonbe oswa sote.
Valè repons:
Nimewo ankadreman ki pa te resevwa. Detèmine pa kontwa an nan header ankadreman telecommand la
kouch rezo
Ann touche nivo sa a yon ti kras. Gen de opsyon isit la: swa itilize pwotokòl pake espas, oswa ankapsile nenpòt lòt pwotokòl nan pake CCSDS la.
Yon apèsi sou pwotokòl pake espas se yon sijè pou yon atik separe. Li fèt pou pèmèt sa yo rele aplikasyon pou echanj done san pwoblèm. Chak aplikasyon gen adrès pwòp li yo ak fonksyonalite debaz pou fè echanj done ak lòt aplikasyon. Genyen tou sèvis ki wout trafik, kontwole livrezon, elatriye.
Avèk enkapsulasyon tout bagay se pi senp ak pi klè. Estanda yo fè li posib pou encapsule nenpòt pwotokòl nan pake CCSDS lè yo ajoute yon header adisyonèl.
Ki kote header la gen siyifikasyon diferan depann sou longè pwotokòl la ke yo te enkapule:
Isit la jaden prensipal la se longè longè a. Li ka varye ant 0 ak 4 bytes. Epitou nan header sa a ou dwe endike ki kalite pwotokòl enkapsulasyon lè l sèvi avèk tablo a .
Ankapsulasyon IP itilize yon lòt adisyon pou detèmine kalite pake a.
Ou bezwen ajoute yon lòt header, yon octet long:
Ki kote PID se yon lòt idantifyan pwotokòl pran
Konklizyon
Nan premye gade, li ka sanble ke tèt CCSDS yo trè redondants ak kèk jaden yo ta ka jete. Vreman vre, efikasite nan kanal la ki kapab lakòz (jiska nivo rezo a) se apeprè 40%. Sepandan, le pli vit ke bezwen an rive aplike estanda sa yo, li vin klè ke chak domèn, chak tit gen pwòp misyon enpòtan li yo, inyore ki mennen nan yon kantite anbigwite.
Si habrasociety la montre enterè nan sijè sa a, mwen pral kontan pibliye yon seri atik antye konsakre nan teyori ak pratik nan kominikasyon espas. Mèsi pou atansyon ou!
Sous
PS
Pa frape twò fò si ou jwenn nenpòt inexactitudes. Rapòte yo epi yo pral ranje :)
Sous: www.habr.com