Поле данных пакета источника

Если поле данных пакета источника присутствует, оно должно следовать непосредственно за вторичным заголовком пакета (в случае его наличия) или за полем описания длины пакета. Поле данных пакета источника обязательно, если отсутствует вторичный заголовок пакета, и не обязательно, если вторичный заголовок присутствует. Длина поля данных пакета источника переменна и должна содержать целое число байт. 

 

Сегмент пакета  

Сегмент пакета - передача длинных пакетов источника в виде ряда более коротких сегментов пакета, что позволяет исключить «захват» информационного канала системы одним источником.

Процесс сегментации должен применяться только к полю данных пакетов источника. Сегмент пакета должен содержать блоки данных из поля данных пакета источника. Для передачи пакета источника в виде сегментов необходимы два или более сегмента. Сегмент должен состоять из следующих полей:

- обязательный заголовок сегмента (6 байт);

- поле данных сегмента, содержащее:

а) сегменты пакета источника, за исключением последних проверочных битов;

б) остаток сегментированного пакета источника.

Длина поля данных сегмента должна состоять из 256, 512 или 1024 байт. Сегментация не применяется к пакетам источника, принадлежащим группе пакетов источника, и к холостым пакетам, т.е. длина неинформационного пакета не может превышать длины сегмента пакета.

Структура сегмента пакета и пример сегментации пакета по источникам данных приведены на рисунках.

 

Основной заголовок сегмента

Основной заголовок сегмента обязателен и должен состоять из трех полей:

- номер версии (3 бита);

- идентификатор сегментации (13 бит);

- поле контроля последовательности сегментов (32 бита).

Структура данных первичного заголовка сегмента соответствует структуре основного заголовка пакета источника.

Номер версии должен содержаться в битах 0—2 заголовка и иметь значение «100». 

Поле идентификации сегмента образуют биты 3-15 заголовка. Это поле должно быть идентично по форме и содержанию полю идентификации пакета источника.

Тридцатидвухразрядное поле контроля последовательности сегментов (биты 16 - 47 заголовка) должно быть образовано тремя подполями:

- флаги сегментации (2 бита);

- счетчик сегментов (14 бит);

- поле остаточной длины пакета (16 бит). Поле должно содержать информацию, необходимую для восстановления пакетов из сегментов пакетов. Должна содержаться информация о количестве еще не переданных байт поля данных пакета источника -1.

Биты 16 и 17 заголовка представляют собой флаги сегментации. Комбинация этих битов интерпретируется следующим образом:

- «01» - сегмент, содержащий первый блок поля данных пакета источника;

- «00» - сегмент, содержащий промежуточный блок поля данных пакета источника;

- «10» - сегмент, содержащий последний блок (остаток) поля данных пакета источника; 

Биты 18-31 заголовка должны содержать счетчик последовательности сегментов пакета источника. Их назначение соответствует одноименным битам заголовка пакета.

Длина последнего сегмента пакета может быть не равной одному из значений 256, 512 или 1024 байт, поэтому биты 32 - 47 заголовка сегмента должны содержать информацию о количестве еще не переданных байт поля данных пакета источника минус единица). Эта информация должна соответствовать количеству байт содержащихся в последнем передаваемом сегменте (без единицы), - остаточная длина сегмента. 

Непосредственно за полем длины остатка пакета источника должно следовать поле данных сегмента, содержащее один из блоков поля данных пакета источника. Поле данных пакета источника должно быть разбито на блоки без пропусков данных, перекрытий блоков и заполнений другой информацией. 

Длина поля данных должна иметь одно из значений равным 256, 512 или 1024 байт в зависимости от идентификатора длины сегмента в основном заголовке фрейма передачи, за исключением последнего сегмента, длина поля данных которого равна длине последнего блока данных поля данных пакета источника. 

Кроме пакетов источника и сегментов пакетов непосредственно в поле данных пакета могут передаваться пакеты трех других типов:

- пакеты сетевого протокола CCSDS (NP);

- пакеты интернет - протокола (IPV4);

- пакеты инкапсуляции. 

Пакеты сетевого протокола CCSDS и интернет - протокола IPV4 приведены на рисунке.

В заголовках пакетов сетевого протокола CCSDS и интернет - протокола должны содержаться номера версий, соответственно, со значениями «001» (биты 0,1 и 2) и «0100» (биты 0,1,2 и 3). 

Биты 3—15 пакета сетевого протокола и биты 4—16 интернет - протокола должны определять общую длину указанных пакетов. 

Инкапсуляционный (вложенный) пакет приведен на рисунке.

Биты 0—2 должны содержать значения «111». 

Биты 3—5, определяющие идентификатор протокола инкапсулированного пакета, должны содержать информацию о содержании блоков данных этого пакета:

- «000» - загрузка (инкапсулированные данные отсутствуют);

- «100» - блок данных протокола IPv6;

- «111» - произвольно соединенные октеты.

П р и м е ч а н и е — Другие возможные значения поля (001, 010, 011,101, 110) зарезервированы для будущих версий. 

Биты 6 и 7 должны определять размер поля длины пакета, содержащего значение длины поля данных в байтах:

- «01» - 1 байт;

- «10» - 2 байта;

- «11» - 4 байта. Два нулевых бита в этом поле означают:

- поле длины поля данных не существует;

- инкапсулированные данные отсутствуют;

- длина пакета инкапсуляции - один байт. Такие однобайтные самоидентефицирующиеся пакеты должны использоваться для загрузки поля данных фрейма (так как фрейм - структура фиксированной длины) и являются неинформативными данными. 

В поле данных инкапсуляционного пакета должны содержаться инкапсулированные данные 

Фрейм передачи

Фрейм передачи - структура, позволяющая передавать пакетизированные данные по зашумленному радиоканалу «Борт - Земля». Заголовок фрейма передачи несет информацию, необходимую наземной системе передачи данных для того, чтобы направить его соответствующему адресату. Длина фрейма передачи должна быть постоянной для всего времени выполнения полетного задания (целевой задачи).

Фрейм передачи - это структура, которая передает пакетизированные данные по каналу борт - земля. Структура постоянна на все время выполнения полетного задания.

Фрейм передачи должен содержать следующие поля:

- основной заголовок фрейма (48 бит);

- необязательный вторичный заголовок 16, 24, ..., 512 бит; 

- поле данных (переменной длины);

- необязательное поле операционного управления;

- поле контроля ошибок (2 байта).

Все фреймы с одним номером версии и идентификатором объекта, передающиеся по одному физическому каналу, составляют главный канал. 

В большинстве случаев понятие «главный канал» идентично понятию «физический канал». В случае, если по одному физическому каналу передаются фреймы с разными идентификаторами объектов (например, при передаче через ретранслятор), несколько главных каналов должны мультиплексироваться в один физический канал. Главный канал спутника ретранслятора должен объединять восемь виртуальных каналов.

 

Основной заголовок фрейма передачи  

Основной заголовок фрейма передачи должен состоять из пяти полей:

- номер версии фрейма (2 бита);

- идентификатор фрейма (14 бит);

- счетчик фреймов главного канала (8 бит);

- счетчик фреймов виртуального канала (8 бит);

- поле состояния поля данных фрейма (16 бит). 

Несмотря на то, что пакетные телеметрические системы подразумевают возможность защиты от ошибок на уровне пакетов источника или их сегментов, для достижения всей полноты их преимуществ необходим высококачественный канал передачи, сформированный таким образом, чтобы пакетированные данные могли быть адаптивно вставлены во фрейм. 

Основной заголовок фрейма передачи включает в себя пять основных функций:

- идентификация блока данных поля фрейма передачи;

- идентификация объекта;

- мультиплексирование виртуальных каналов в главный канал;

- подсчет фреймов виртуальных каналов и главного канала;

- передача указательной и другой управляющей информации, необходимой для извлечения из поля данных фрейма пакетов и сегментов. 

Двухразрядный номер версии фрейма должен содержаться в битах 0 и 1 основного заголовка фрейма. Это поле должно иметь значение «00», что и идентифицирует данный блок данных как фрейм.

Примечание — Другие возможные значения этого поля зарезервированы для будущих версий фреймов и в настоящее время не используются.

Четырнадцатиразрядный идентификатор фрейма (биты 2-15) делится на три подполя:

- идентификатор объекта;

- идентификатор виртуального канала;

- флаг поля операционного управления. 

Это поле идентифицирует источник фреймов, принадлежащий ему виртуальный канал и содержит информацию о формате пакетов. 

Идентификатор объекта (например, космического аппарата) должен содержаться в битах со 2-го по 11-й и быть согласован с секретариатом CCSDS. Идентификатор объекта обозначает космический аппарат, использующий при пакетной передаче данных фреймы. Одному аппарату может быть назначено несколько идентификаторов, соответствующих различным периодам эксплуатации (разработка объекта, предстартовые и подобные операции с использованием наземной сети передачи данных, передача моделируемых потоков данных, летная эксплуатация).

Биты идентифицируют каждый из восьми возможных виртуальных каналов. Порядок следования фреймов разных виртуальных каналов в главном канале может меняться. 

Флаг поля операционного управления (15-й бит заголовка) должен указывать на наличие или отсутствие в структуре фрейма этого поля. Наличие этого поля идентифицируется значением «1» флага, отсутствие - значением «0». Флаг поля операционного управления должен быть неизменен в течение фазы полета для главного или для виртуальных каналов. 

Восьмиразрядное поле счетчика фреймов главного канала (биты 16-23) содержит двоичное значение порядкового номера фрейма в общем потоке фреймов. Счет ведется последовательно от 0 до 255. До достижения значения «255» показания счетчика не должны быть сброшены. Преждевременный сброс показаний счетчика приводит к потере информации. 

Восьмиразрядное поле счетчика фреймов виртуального канала (биты 24-31 основного заголовка) служит для обозначения номера фрейма в последовательности фреймов виртуального канала. Его значение для виртуальных каналов аналогично значению основного счетчика фреймов для главного канала.

Шестнадцатиразрядное поле состояния поля данных (биты 32-47) должно состоять из пяти под полей:

- флаг вторичного заголовка (1 бит);

- флаг синхронизации (1 бит);

- флаг порядка пакетов (1 бит);

- идентификатор длины сегмента (2 бита);

- указатель заголовка первого пакета. Это поле указывает на наличие вторичного заголовка и должно содержать информацию о типе данных, содержащихся во фрейме, и вместе со счетчиком фреймов виртуального канала информацию, необходимую для извлечения пакетов или сегментов из поля данных фрейма. 

Флаг вторичного заголовка (32-й бит основного заголовка фрейма) указывает на наличие или отсутствие в структуре фрейма необязательного вторичного заголовка. Наличие вторичного заголовка индицируется значением «1» флага, отсутствие - значением «0». Для главного канала флаг вторичного заголовка должен оставаться статичным в течение всей фазы полета.

Флаг синхронизации (33-й бит заголовка) должен иметь значение «0», если в поле данных находятся пакеты источника, сегменты или неинформационные данные. При передаче во фрейме других данных (конфиденциальной информации) флаг должен иметь значение «1». Флаг не должен меняться для виртуального канала в течение всей фазы полета. 

Исходные блоки данных пакетов или сегментов обычно вставляются в поле данных фрейма выровненными по границам байт. Начало пакета/сегмента может не совпадать с началом поля данных. Начало заголовка пакета/сегмента в поле данных фрейма должно указываться значением поля указателя первого заголовка. Если границы байт не выровнены с границами поля данных, то передаваемые в структуре фрейма данные должны рассматриваться как конфиденциальные. 

Флаг порядка пакетов (34-й бит заголовка) при значении «0» флага синхронизации должен быть установлен на значение «0» и может принимать произвольное значение при значении «1» флага синхронизации. Данный бит зарезервирован для будущих версий форматов данных.

Примечание — Данный бит зарезервирован для будущих версий форматов данных.

Идентификатор длины сегмента (35-й и 36-й биты заголовка) должен содержать значение длины сегмента:

- «00» - 256 байт;

- «01» - 512 байт;

- «10» - 1024 байт. Если в данном виртуальном канале передаются только несегментированные пакеты, поле должно содержать значение «11». Последний сегмент в поле данных фрейма может быть короче, чем 256, 512 или 1024 байта. 

Указатель первого заголовка (биты 37-47) должен содержать двоичное значение номера первого байта в поле данных фрейма. Все байты поля данных фрейма должны быть последовательно пронумерованы, начиная с нуля. Положение в поле данных следующих пакетов или сегментов вычисляется с использованием информации об их длине, содержащейся в их заголовках. Данный указатель должен использоваться только при значении «0» флага синхронизации. Если фрейм не содержит заголовков пакетов/сегментов, то данный указатель должен быть установлен на значение «11111111111», если во фрейме содержатся только неинформационные (холостые) пакеты - на значение «11111111110». 

 

Вторичный заголовок фрейма 

Необязательный вторичный заголовок фрейма передачи должен следовать непосредственно за основным заголовком. Его наличие определяется значением «1» флага вторичного заголовка (32-й бит основного заголовка). Вторичный заголовок должен состоять из двух подполей:

- поле идентификации вторичного заголовка (8 бит);

- поле данных вторичного заголовка (8,16, ..., 504 бита). 

Вторичный заголовок связан с виртуальным или главным каналом и должен иметь фиксированную длину в связанном канале.

Поле идентификации должно состоять из двух подполей:

- номер версии вторичного заголовка фрейма (2 бита);

- поле длины вторичного заголовка фрейма (6 бит). Номер версии в настоящее время имеет значение «00», другие возможные значения зарезервированы на будущее. 

Информация о длине поля данных вторичного заголовка необходима для определения начала поля данных фрейма.

Все вторичные данные заголовка должны содержаться в поле данных вторичного заголовка. 

Длина вторичного заголовка должна быть неизменной для виртуального или главного канала на протяжении выполнения полетного задания. 

 

Поле данных фрейма

Непосредственно за вторичным (если он присутствует) или основным заголовком должно следовать поле данных фрейма.

Пакеты и сегменты помещаются в поле данных без промежутков в прямом порядке их следования. Если пакетов или сегментов недостаточно для заполнения всего поля данных, его заполняют холостыми пакетами.