0 引言

    無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)是無(wú)人機(jī)遙控、遙測(cè)以及信息傳輸過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，無(wú)人機(jī)將平臺(tái)上的各類(lèi)偵察載荷、任務(wù)系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系在一起，通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)視距、超視距鏈路實(shí)現(xiàn)空間與地面的信息共享；隨著無(wú)人機(jī)在軍事、民用領(lǐng)域大量使用，執(zhí)行任務(wù)的多樣化，空地間交互操作更加頻繁，傳統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)中采用點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸方式很難滿(mǎn)足當(dāng)前及未來(lái)使用的需要，已成為制約無(wú)人機(jī)應(yīng)用效能發(fā)揮的瓶頸。

    當(dāng)前空間通信的發(fā)展趨勢(shì)是與地面網(wǎng)融合，建立天地一體化的信息傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)航空器與地面測(cè)控、通信網(wǎng)的無(wú)縫連接；將航空器數(shù)據(jù)信息通過(guò)測(cè)控鏈路送達(dá)地面控制中心，再經(jīng)由地面網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至用戶(hù)的傳統(tǒng)使用模式，轉(zhuǎn)變?yōu)楹娇掌髋c地面網(wǎng)絡(luò)任一用戶(hù)間進(jìn)行端到端的通信模式^[1]。

    目前地面測(cè)控、通信網(wǎng)普遍采用TCP/IP協(xié)議作為數(shù)據(jù)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)天/地基測(cè)控網(wǎng)一體化的核心，由于體系結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議的差異給天地一體化信息傳輸帶來(lái)了諸多障礙。

    為適應(yīng)地面以太網(wǎng)的快速發(fā)展，空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢(xún)委員會(huì)(Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS)在空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)高級(jí)在軌系統(tǒng)(Advanced Orbiting Systems，AOS)建議書(shū)的基礎(chǔ)上，針對(duì)地空間通信協(xié)議進(jìn)行了多次修改和升級(jí)， 2012年9月CCSDS發(fā)布了702.1-B-1藍(lán)皮書(shū)及相關(guān)文本，為航空器和地面系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)通過(guò)CCSDS空間數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議攜帶IP數(shù)據(jù)建立了實(shí)踐規(guī)范。

    針對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)利用CCSDS空間數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)空地間端到端IP數(shù)據(jù)交換是本文研究的重點(diǎn)。

1 CCSDS協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

1.1 CCSDS空間通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)

    CCSDS空間通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)自下而上包括：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層和應(yīng)用層。其中，每一層又包括若干個(gè)可供組合的協(xié)議^[2]。

    (1)物理層

    物理層標(biāo)準(zhǔn)包括兩部分：無(wú)線(xiàn)射頻和調(diào)制系統(tǒng)、Proximity-1。

    (2)數(shù)據(jù)鏈路層

    數(shù)據(jù)鏈路層定義了數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層和同步與信道編碼子層。

    數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議子層包含以下四種協(xié)議：TM空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議、TC空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議、AOS空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議以及Prox-1空間鏈路協(xié)議；同步與信道編碼子層規(guī)定了在空間鏈路上傳送數(shù)據(jù)幀的同步與信道編碼方法。

    (3)網(wǎng)絡(luò)層

    網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)的路由功能，包括：空間分組協(xié)議SPP和SCPS-NP，對(duì)以太網(wǎng)IPv4、IPv6分組數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝后也可使用空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議傳輸，與SPP、SCPS-NP可復(fù)用或獨(dú)用空間數(shù)據(jù)鏈路。

    (4)傳輸層

    傳輸層SCPS-TP協(xié)議，向空間通信用戶(hù)提供端到端傳輸服務(wù)；以太網(wǎng)TCP、UDP協(xié)議可基于網(wǎng)絡(luò)層SCPS-NP、IPv4 或IPv6。

    (5)應(yīng)用層

    應(yīng)用層協(xié)議向用戶(hù)提供端到端應(yīng)用服務(wù)。

1.2 CCSDS鏈路層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝建議

    IP over CCSDS是指在CCSDS空間鏈路層協(xié)議基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)的傳輸，CCSDS在已發(fā)布的版本中提出了三種封裝方式建議^[3]：

    (1)直接幀封裝方式，即將IP數(shù)據(jù)包直接放在CCSDS鏈路層AOS幀中傳輸；

    (2)CCSDS數(shù)據(jù)封裝服務(wù)，這一建議使用了CCSDS封裝（ENCAP）業(yè)務(wù)；

    (3)用戶(hù)自定義的串行流封裝。

    CCSDS鏈路層協(xié)議IP數(shù)據(jù)封裝建議如圖1所示。

    其中，直接封裝方式由于不具備可操作性，在正式版本藍(lán)皮書(shū)中已被去除。

    CCSDS數(shù)據(jù)封裝服務(wù)方式需將IP數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分、封裝，恢復(fù)和組裝；優(yōu)點(diǎn)是處理靈活，但對(duì)處理器資源需求較大，并且由于IP數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的不固定性、到達(dá)時(shí)間的隨機(jī)性，CCSDS數(shù)據(jù)的成幀時(shí)延閾值設(shè)置不合理極易導(dǎo)致成幀時(shí)間發(fā)生抖動(dòng)，帶來(lái)額外的處理時(shí)延^[4]，并且由于填充數(shù)據(jù)的加入時(shí)機(jī)不恰當(dāng)容易對(duì)鏈路帶寬帶來(lái)影響。

    用戶(hù)自定義串行流封裝方式以數(shù)據(jù)流的形式來(lái)傳輸IP數(shù)據(jù)，需選擇一個(gè)具備快速定界、同步、恢復(fù)的算法對(duì)數(shù)據(jù)流中IP數(shù)據(jù)進(jìn)行同步與恢復(fù)，優(yōu)點(diǎn)是可使用可編程邏輯器件來(lái)高效地實(shí)現(xiàn)。

2 無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)

    與大型航空器測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)相比，除鏈路傳輸時(shí)延長(zhǎng)、空間誤碼率高等類(lèi)似特點(diǎn)外，無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)還具有以下一些特點(diǎn)：

    (1)IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)處理能力有限

    由于無(wú)人機(jī)設(shè)備艙體積有限以及設(shè)備小型化，低功耗的要求，對(duì)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)中IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)的處理能力帶來(lái)了制約；

    (2)通信鏈路傳輸帶寬的非對(duì)稱(chēng)性

    無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)一般采用帶寬較窄、高增益的前向鏈路進(jìn)行了遙控指令的傳輸；采用帶寬較寬的返向鏈路進(jìn)行了遙測(cè)、寬帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸；這種非對(duì)稱(chēng)鏈路極大地影響了TCP協(xié)議的性能，低速前向鏈路導(dǎo)致的大量返向鏈路ACK包的丟失，TCP協(xié)議發(fā)送窗口不斷下降，隨著通信鏈路非對(duì)稱(chēng)性的增加，吞吐率成指數(shù)級(jí)的下降^[5]。

    (3)時(shí)延的敏感性

    除了空間鏈路不可避免的傳輸時(shí)延，無(wú)人機(jī)要求測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)將遙測(cè)、偵察等各類(lèi)任務(wù)數(shù)據(jù)已盡可能低的處理時(shí)延傳送到地面測(cè)控通信網(wǎng)中，以提高對(duì)各類(lèi)特情的響應(yīng)速度。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)地面網(wǎng)和無(wú)人機(jī)內(nèi)部均使用TCP/IP協(xié)議作為數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)配置在空間鏈路的兩端，實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議與CCSDS空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的轉(zhuǎn)換，網(wǎng)關(guān)間通過(guò)CCSDS空間數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。

    基于IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)的無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)方案設(shè)計(jì)

    針對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合CCSDS鏈路層協(xié)議IP數(shù)據(jù)封裝服務(wù)以及用戶(hù)自定義數(shù)據(jù)流封裝服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種性能增強(qiáng)IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)方案，該方案采用了IP數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)鏈路(Simple Data Link，SDL)協(xié)議封裝方法^[6]，對(duì)空間鏈路IP數(shù)據(jù)進(jìn)行快速封裝，降低了CCSDS成幀時(shí)延、有效帶寬抖動(dòng)，減少了網(wǎng)關(guān)通用處理器資源占用率，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了地面IP數(shù)據(jù)的快速同步；利用基于ACK快速確認(rèn)的TCP協(xié)議分段欺騙技術(shù)^[7]將空間傳輸環(huán)境部分（鏈路時(shí)延長(zhǎng)、空間誤碼率高、鏈路非對(duì)稱(chēng)性）隔離開(kāi)，提高了TCP協(xié)議在空間鏈路上的傳輸性能。

3.3 IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)傳輸流程

    IP over CCSDS機(jī)載網(wǎng)關(guān)采用通用處理器與可編程邏輯器件相結(jié)合的方式，通用處理器主要用于維護(hù)IP數(shù)據(jù)隊(duì)列、需確認(rèn)的TCP數(shù)據(jù)隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)基于ACK快速確認(rèn)的TCP協(xié)議分段欺騙算法的機(jī)載網(wǎng)關(guān)部分，避免機(jī)載IP網(wǎng)絡(luò)中TCP端點(diǎn)發(fā)送窗口受到非對(duì)稱(chēng)鏈路以及鏈路誤碼率帶來(lái)的影響；可編程邏輯器件主要實(shí)現(xiàn)SDL封裝協(xié)議，進(jìn)行IP數(shù)據(jù)的高速定界服務(wù)，對(duì)CCSDS數(shù)據(jù)鏈路層狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要時(shí)以SDL空閑幀進(jìn)行數(shù)據(jù)填充，滿(mǎn)足CCSDS封裝服務(wù)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度要求，實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)的及時(shí)推送，采用簡(jiǎn)化版的CCSDS封裝服務(wù)，去除IPE封裝服務(wù)，去除VCDU數(shù)據(jù)封裝中的定界服務(wù)，便于實(shí)現(xiàn)邏輯流程。

    IP over CCSDS地面網(wǎng)關(guān)CCSDS數(shù)據(jù)的解析是數(shù)據(jù)封裝的逆過(guò)程，由可編程邏輯器件進(jìn)行高速的AOS數(shù)據(jù)解封裝，IP數(shù)據(jù)的定界、同步；通用處理器主要用于實(shí)現(xiàn)基于ACK快速確認(rèn)的TCP協(xié)議分段欺騙算法的地面網(wǎng)關(guān)部分以及前向控制、業(yè)務(wù)IP數(shù)據(jù)的發(fā)送。

    IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)傳輸流程如圖3所示。

3.4 IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)協(xié)議改進(jìn)

3.4.1 IP數(shù)據(jù)SDL封裝協(xié)議高速定界服務(wù)

    簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(SDL)由IETF(Internet Engineering Task Force)提出, 適用于對(duì)同步或異步傳送的可變長(zhǎng)度的IP數(shù)據(jù)進(jìn)行高速定界，具有定幀速率高，檢錯(cuò)糾錯(cuò)性能好等優(yōu)點(diǎn)。

    SDL協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖中PDU Length為信息域長(zhǎng)度指示字段；PDU Length CRC為頭部循環(huán)冗余校驗(yàn)域；Protocol域用于區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，替代CCSDS封裝服務(wù)中的IPE封裝服務(wù)，信息域長(zhǎng)度為4~64 KB；FCS為幀校驗(yàn)序列域。當(dāng)數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度大于或等于4 B時(shí)，數(shù)據(jù)字段的實(shí)際長(zhǎng)度與信息域長(zhǎng)度指示字段相同；當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于4 B時(shí)，發(fā)送端將數(shù)據(jù)域填充到4 B，接收端根據(jù)幀頭中信息域長(zhǎng)度指示字段提取有效數(shù)據(jù)。當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)PDU Length=0，SDL幀被稱(chēng)為空閑幀，接收端丟棄該幀。

    IP over CCSDS機(jī)載網(wǎng)關(guān)使用SDL協(xié)議對(duì)IP數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝和定界，當(dāng)機(jī)載網(wǎng)關(guān)監(jiān)測(cè)到鏈路層流控信號(hào)為可以發(fā)送時(shí)，如SDL封裝隊(duì)列中的數(shù)據(jù)不滿(mǎn)足鏈路層發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)，使用SDL空閑幀進(jìn)行填充后立即發(fā)送，不會(huì)帶來(lái)額外的時(shí)延抖動(dòng)。

    IP over CCSDS地面網(wǎng)關(guān)采用基于CRC的捕獲方法來(lái)確定SDL的幀邊界，找到SDL幀的起始位置，根據(jù)PDU Length值計(jì)算出整個(gè)幀的長(zhǎng)度，確定本幀的幀尾位置和下一幀的幀頭位置，實(shí)現(xiàn)幀定界。

    此算法特別適合使用可編程邏輯器件來(lái)進(jìn)行IP數(shù)據(jù)封裝和定界，速度快、吞吐量高、可靠性好，大幅降低了網(wǎng)關(guān)通用處理器的資源占用率。

3.4.2 基于ACK快速確認(rèn)的TCP協(xié)議欺騙技術(shù)

    基于ACK快速確認(rèn)的TCP協(xié)議欺騙技術(shù)由三部分組成，包括：

    (1)機(jī)載CCSDS網(wǎng)關(guān)到機(jī)載設(shè)備TCP端；

    (2)機(jī)載CCSDS網(wǎng)關(guān)到地面CCSDS網(wǎng)關(guān)；

    (3)地面CCSDS 網(wǎng)關(guān)到地面設(shè)備TCP端。

    基于ACK快速確認(rèn)的TCP協(xié)議欺騙技術(shù)組成如圖5所示。

    機(jī)載網(wǎng)關(guān)將無(wú)人機(jī)IP網(wǎng)絡(luò)中源端設(shè)備發(fā)送的TCP數(shù)據(jù)加入到IP數(shù)據(jù)隊(duì)列中等待進(jìn)行發(fā)送，并進(jìn)行分類(lèi)緩存，等待地面網(wǎng)關(guān)的ACK確認(rèn)包；受鏈路層流控反饋信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，機(jī)載網(wǎng)關(guān)在TCP數(shù)據(jù)送入CCSDS封裝服務(wù)接入點(diǎn)(SAP)后，立即生成對(duì)應(yīng)TCP數(shù)據(jù)的ACK確認(rèn)信息并發(fā)送到源端設(shè)備，源端設(shè)備認(rèn)為當(dāng)前發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)順利送達(dá)目的端主機(jī)，立即進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)送，實(shí)現(xiàn)源端設(shè)備TCP數(shù)據(jù)窗口的增長(zhǎng)與穩(wěn)定，最終與反向鏈路的發(fā)送帶寬保持一致。

    地面網(wǎng)關(guān)對(duì)接收到的TCP數(shù)據(jù)分組序列號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有不連續(xù)現(xiàn)象出現(xiàn)，認(rèn)定中間序號(hào)的分組因誤碼而丟棄，而不是因?yàn)槭蚨鴮?dǎo)致。地面網(wǎng)關(guān)生成NACK數(shù)據(jù)包，插入前向IP數(shù)據(jù)隊(duì)列中進(jìn)行發(fā)送，機(jī)載網(wǎng)關(guān)可根據(jù)NACK數(shù)據(jù)包進(jìn)行對(duì)應(yīng)TCP數(shù)據(jù)立即重傳；當(dāng)?shù)孛婢W(wǎng)關(guān)接收到不是當(dāng)前期望序列號(hào)的報(bào)文段時(shí)，如序列號(hào)小于當(dāng)前期望的序列號(hào)，直接丟棄處理，如序列號(hào)大于當(dāng)前期望值時(shí)，表明中間有數(shù)據(jù)段丟失，地面網(wǎng)關(guān)生成SACK應(yīng)答包插入到前向IP數(shù)據(jù)隊(duì)列中進(jìn)行發(fā)送，機(jī)載網(wǎng)關(guān)進(jìn)行重傳以及非連續(xù)序列號(hào)的數(shù)據(jù)段確認(rèn)，避免不必要的重傳，提高傳輸效率。

    地面網(wǎng)關(guān)將接收到的目的端設(shè)備TCP數(shù)據(jù)確認(rèn)包進(jìn)行過(guò)濾，鏈路發(fā)送時(shí)刻到達(dá)時(shí)，只將目前連續(xù)、最新的TCP數(shù)據(jù)確認(rèn)包插入到前向IP數(shù)據(jù)隊(duì)列中進(jìn)行發(fā)送，減少非對(duì)稱(chēng)鏈路前向鏈路的帶寬占用。

    通過(guò)上述幾種ACK快速確認(rèn)算法，消除了鏈路時(shí)延長(zhǎng)、空間誤碼率高、鏈路帶寬的非對(duì)稱(chēng)性帶來(lái)的不利影響，大幅提高返向鏈路TCP數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝俊?/p>

4 測(cè)試及性能分析

    無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境由多臺(tái)計(jì)算機(jī)以及IP over CCSDS機(jī)載、地面網(wǎng)關(guān)設(shè)備組成；機(jī)載端計(jì)算機(jī)用于模擬機(jī)載寬帶業(yè)務(wù)，地面端計(jì)算機(jī)用于模擬地面網(wǎng)對(duì)無(wú)人機(jī)的測(cè)控和通信業(yè)務(wù)，機(jī)載、地面端計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與機(jī)載、地面網(wǎng)關(guān)設(shè)備相連接。通過(guò)空間鏈路IP over CCSDS機(jī)載、地面網(wǎng)關(guān)，機(jī)載端計(jì)算機(jī)使用TCP協(xié)議將模擬機(jī)載寬帶業(yè)務(wù)發(fā)送到地面端計(jì)算機(jī)；地面端計(jì)算機(jī)使用TCP協(xié)議將模擬測(cè)控和通信業(yè)務(wù)發(fā)送到機(jī)載端計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)上設(shè)備與地面端網(wǎng)端到端數(shù)據(jù)傳輸。

4.1 機(jī)載網(wǎng)關(guān)CPU資源占用率測(cè)試

    測(cè)試中測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)返向鏈路帶寬為31.2 Mb/s，機(jī)載網(wǎng)關(guān)通用處理器頻率為400 MHz，機(jī)載端計(jì)算機(jī)模擬寬帶業(yè)務(wù)IP數(shù)據(jù)發(fā)往CCSDS機(jī)載網(wǎng)關(guān)。對(duì)比采用CCSDS封裝服務(wù)網(wǎng)關(guān)、改進(jìn)型CCSDS封裝服務(wù)性能增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)CPU資源占用率，測(cè)試結(jié)果如圖 6 所示。

    由測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，采用改進(jìn)型CCSDS封裝服務(wù)性能增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)CPU資源占用率在30%左右，明顯低于CCSDS封裝服務(wù)機(jī)載網(wǎng)關(guān)約100%的CPU資源占用率，大幅節(jié)約了網(wǎng)關(guān)通用處理器資源。

4.2 TCP連接傳輸性能測(cè)試

    測(cè)試中測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)返向鏈路帶寬31.2 Mb/s，前向鏈路帶寬128 kb/s，中頻連接，使用無(wú)線(xiàn)信道模擬器模擬空間鏈路時(shí)延，機(jī)載端計(jì)算機(jī)采用TCP協(xié)議，通過(guò)CCSDS機(jī)載、地面網(wǎng)關(guān)發(fā)送模擬寬帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到地面端TCP服務(wù)器，文件大小約500 MB。對(duì)比采用CCSDS封裝服務(wù)網(wǎng)關(guān)、改進(jìn)型CCSDS封裝服務(wù)性能增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)TCP數(shù)據(jù)傳輸速率，測(cè)試結(jié)果如圖 7所示。

    由測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，改進(jìn)型CCSDS封裝服務(wù)性能增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)TCP傳輸速率在28 Mb/s左右，明顯高于CCSDS封裝服務(wù)網(wǎng)關(guān)約4 Mb/s 的TCP傳輸速率。

4.3 Ping包發(fā)送時(shí)延測(cè)試

    機(jī)載端計(jì)算機(jī)通過(guò)CCSDS機(jī)載、地面網(wǎng)關(guān)發(fā)送Ping包到地面端計(jì)算機(jī)，每秒發(fā)送一次，測(cè)試系統(tǒng)中Ping包發(fā)送處理時(shí)延。對(duì)比采用CCSDS封裝服務(wù)網(wǎng)關(guān)（設(shè)置時(shí)延閾值3 ms）、改進(jìn)型CCSDS封裝服務(wù)性能增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)（SDL封裝）Ping包發(fā)送處理時(shí)延抖動(dòng)，測(cè)試結(jié)果如圖 8所示。

    由測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，CCSDS封裝服務(wù)網(wǎng)關(guān)（設(shè)置時(shí)延閾值3 ms）僅傳輸Ping包時(shí)，由不合理的時(shí)延閾值帶來(lái)3 ms左右的發(fā)送時(shí)延，Ping包與輕量數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸時(shí)帶來(lái)0~3 ms左右的發(fā)送時(shí)延，采用改進(jìn)型CCSDS封裝服務(wù)性能增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)（SDL封裝）僅傳輸Ping包時(shí)或與輕量數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸時(shí)，Ping包發(fā)送時(shí)延在0~0.4 ms之間，網(wǎng)絡(luò)傳輸處理時(shí)延抖動(dòng)較低。

5 結(jié)語(yǔ)

    本文將無(wú)人機(jī)測(cè)控與信息傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)與CCSDS建議中IP over CCSDS鏈路層協(xié)議實(shí)現(xiàn)方式相結(jié)合，提出并實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)型CCSDS封裝服務(wù)性能增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)，將無(wú)人機(jī)機(jī)上設(shè)備與地面測(cè)控、通信網(wǎng)無(wú)縫連接，搭建了天地一體化信息傳輸?shù)臉蛄?，?shí)現(xiàn)了端到端的數(shù)據(jù)交換。測(cè)試結(jié)果表明，采用該技術(shù)能較好地降低IP over CCSDS網(wǎng)關(guān)通用處理器資源，降低CCSDS成幀處理時(shí)延，極大地提高TCP 協(xié)議在空間鏈路上的傳輸效率。

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