空间站系统航天器间1553B总线网络的路由机制研究
发布时间：2021-10-04 22:07
针对空间站系统多个航天器上多条1553B总线组成的总线网络上的复杂数据交互需求,提出了一种面对用户数据包的集中式高效静态路由机制,可实现航天器内和航天器间各类平台数据的稳定可靠传输。该机制简化了传输层和网络层的协议,通过对应用层数据包进行总线采集和查表寻址实现了一对一路由和组播路由,显著提高了系统资源的使用效率。文章给出数据包应用层协议、路由表配置和路由过程控制方法,并描述该机制在空间站系统的应用验证情况。实测数据表明:与广泛应用的UDP/IP协议相比,采用该路由机制能够明显降低协议开销,提高有效数据传输效率,更适用于多航天器设备间的数据交互。最后,探讨了各类飞船和来访航天器应用该机制实现与空间站数据交互的方法。
【文章来源】：航天器工程. 2020,29(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
航天器间数据包路由
图1为空间站系统若干航天器间通过1553B总线网络互联拓扑示意图。图1中实线表示1553B总线物理连接关系,虚线表示虚拟的信息交互关系。各航天器均设置若干条平台1553B总线,用于传输各分系统遥测、遥控、以及其他重要数据。这些平台1553B总线的总线控制器BC作为路由节点。各航天器的路由节点之间也通过1553B总线互连。通过这些1553B总线物理连接关系将所有航天器上接入1553B总线的设备构成一个统一的总线网络,通过若干路由节点的协同工作,可实现网络上任意两个设备间的数据交互。在总线网络上,以某一个需要在航天器间进行传输的数据包PKi为例,其传输数据流见图2。该数据包的来源设备记为源节点,传输终点记为目的节点。假定源节点是路由节点1主控的某条1553B总线BUS1上的远程终端(remote terminal,RT),地址为RT1,子地址(sub address,SA)为SA1;目的节点是路由节点3主控的某条1553B总线BUS6上的远程终端,地址为RT6,子地址为SA6。仅以单一数据包PKi为例,该数据包传输途中经过三个路由节点的三次路由描述如下:①路由节点1将PKi从总线BUS1,地址RT1,子地址SA1采集,再发送到总线BUS2,地址RT2,子地址SA2;②路由节点2将PKi从总线BUS3,地址RT3,子地址SA3采集,再发送到总线BUS4,地址RT4,子地址SA4;③路由节点3将PKi从总线BUS5,地址RT5,子地址SA5采集,再发送到总线BUS6,地址RT6,子地址SA6。
有线1553B网络拓扑相对稳定,数据流也具有周期性特点,因此采用了静态路由方式,即预先分配路由路径地址。路由的过程即静态寻址过程,也就是逻辑地址到物理地址的转化。数据包物理地址定义见图3,分为路由节点内部处理数据包和外部发送数据包:内部包物理地址描述为内部处理进程的编号;外部包物理地址包含目的总线编号、地址、子地址,共计24 bit。该寻址方式要求数据包传输时,通过查找路由表,完成路由路径选择。因此,需要路由节点启动时,完成一张静态路由表的配置工作,将系统中各设备的逻辑地址与下一跳的物理地址进行一一对应。路由表存储于各路由节点的内部存储器中,采用哈希表结构。通过哈希算法进行查找可提高查找速度。数据包到达路由节点时,路由节点按照数据包的逻辑地址查找路由表,若找到对应项,则将该数据包从对应项中所指示的下一跳物理地址转发出去。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于星内路由的航天器数管软件框架设计[J]. 张亚航,袁珺,于俊慧,郑国成. 航天器工程. 2015(06)
[2]分布式集群空间飞行器综述[J]. 马宗峰,辛明瑞,申景诗,石德乐,李振宇. 航天器工程. 2013(01)
[3]一种GEO/LEO双层卫星网络路由算法及仿真研究[J]. 杨力,杨校春,潘成胜. 宇航学报. 2012(10)
[4]一种AOS遥测源包多路调度算法[J]. 王向晖,王同桓,李宁宁,田贺祥. 航天器工程. 2011(05)
[5]我国天地一体化航天互联网构想[J]. 沈荣骏. 中国工程科学. 2006(10)
硕士论文
[1]分布式卫星组网系统关键技术研究[D]. 王丽冲.中国科学院国家空间科学中心 2016
本文编号：3418422
【文章来源】：航天器工程. 2020,29(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
航天器间数据包路由
图1为空间站系统若干航天器间通过1553B总线网络互联拓扑示意图。图1中实线表示1553B总线物理连接关系,虚线表示虚拟的信息交互关系。各航天器均设置若干条平台1553B总线,用于传输各分系统遥测、遥控、以及其他重要数据。这些平台1553B总线的总线控制器BC作为路由节点。各航天器的路由节点之间也通过1553B总线互连。通过这些1553B总线物理连接关系将所有航天器上接入1553B总线的设备构成一个统一的总线网络,通过若干路由节点的协同工作,可实现网络上任意两个设备间的数据交互。在总线网络上,以某一个需要在航天器间进行传输的数据包PKi为例,其传输数据流见图2。该数据包的来源设备记为源节点,传输终点记为目的节点。假定源节点是路由节点1主控的某条1553B总线BUS1上的远程终端(remote terminal,RT),地址为RT1,子地址(sub address,SA)为SA1;目的节点是路由节点3主控的某条1553B总线BUS6上的远程终端,地址为RT6,子地址为SA6。仅以单一数据包PKi为例,该数据包传输途中经过三个路由节点的三次路由描述如下:①路由节点1将PKi从总线BUS1,地址RT1,子地址SA1采集,再发送到总线BUS2,地址RT2,子地址SA2;②路由节点2将PKi从总线BUS3,地址RT3,子地址SA3采集,再发送到总线BUS4,地址RT4,子地址SA4;③路由节点3将PKi从总线BUS5,地址RT5,子地址SA5采集,再发送到总线BUS6,地址RT6,子地址SA6。
有线1553B网络拓扑相对稳定,数据流也具有周期性特点,因此采用了静态路由方式,即预先分配路由路径地址。路由的过程即静态寻址过程,也就是逻辑地址到物理地址的转化。数据包物理地址定义见图3,分为路由节点内部处理数据包和外部发送数据包:内部包物理地址描述为内部处理进程的编号;外部包物理地址包含目的总线编号、地址、子地址,共计24 bit。该寻址方式要求数据包传输时,通过查找路由表,完成路由路径选择。因此,需要路由节点启动时,完成一张静态路由表的配置工作,将系统中各设备的逻辑地址与下一跳的物理地址进行一一对应。路由表存储于各路由节点的内部存储器中,采用哈希表结构。通过哈希算法进行查找可提高查找速度。数据包到达路由节点时,路由节点按照数据包的逻辑地址查找路由表,若找到对应项,则将该数据包从对应项中所指示的下一跳物理地址转发出去。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于星内路由的航天器数管软件框架设计[J]. 张亚航,袁珺,于俊慧,郑国成. 航天器工程. 2015(06)
[2]分布式集群空间飞行器综述[J]. 马宗峰,辛明瑞,申景诗,石德乐,李振宇. 航天器工程. 2013(01)
[3]一种GEO/LEO双层卫星网络路由算法及仿真研究[J]. 杨力,杨校春,潘成胜. 宇航学报. 2012(10)
[4]一种AOS遥测源包多路调度算法[J]. 王向晖,王同桓,李宁宁,田贺祥. 航天器工程. 2011(05)
[5]我国天地一体化航天互联网构想[J]. 沈荣骏. 中国工程科学. 2006(10)
硕士论文
[1]分布式卫星组网系统关键技术研究[D]. 王丽冲.中国科学院国家空间科学中心 2016
本文编号：3418422
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