CCSDS

CCSDS是國際空間數據系統諮詢委員會(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)的英文簡稱。

在1982年起國際空間數據系統諮詢委員會(CCSDS)就發布了一整套常規空間數據系統技術建議書(COS)，於1989年又正式通過了空間數據系統高級在軌系統建議書(AOS)，並自90年代以來制定了一系列的空間數據系統的協定規範和標準。

基本介紹

• 中文名：國際空間數據系統諮詢委員會
• 外文名：Consultative Committee for Space Data Systems
• 外文簡稱：CCSDS
• 主要貢獻：三大航天活動等

主要貢獻

為適應地面網際網路的快速發展，CCSDS又有針對性地對空間通信協定相繼進行了多次修改和升級，形成了空間網內支持IP報(PDUs)傳遞的CCSDS-SCPS系列空間通信協定規範，以滿足天地一體化的要求。但CCSDS的4個空間數據鏈路協定(AOS, TC, TM, Proximity-1)是為空間環境而定製的，均缺少如何定義在鏈路上攜帶IP報的任何內容信息和具體清晰的可執行及可操作的實現規範。於是CCSDS在內部成立了空間網際網路業務(SIS)片，專門從事各類鏈路形式的網路互動業務與協定研究，基本上涵蓋了通過OSI參考模型套用層的網路。

2006年1月由SIS片下屬的IP over CCSDS空間鏈路工作組(SIS_IPO)首先發布了CCSDS 702.1-W-1白皮書，IP over CCSDS的概念應運而生，8-10月又相繼發布了CCSDS 702.1-R-0、CCSDS 702.1-R-1紅皮書，之後2007年1月發布CCSDS 702.1-R-2，2008年9月發布CCSDS 702.1-R-3。

直至2010年4月發布了CCSDS702.1-R-4及相關文本。其意圖是為了在太空飛行器和地面系統中實現通過CCSDS空間數據鏈路層協定來攜帶IP數據報而建立起CCSDS推薦的在CCSDS空間鏈路上傳遞IP_PDUs的實踐規範。此外，也為商業現成(COTS)技術及廣泛的接口軟體引入航天系統做了鋪墊。這一做法有效地引導了IP在CCSDS通信層的規範開發與無縫集成。

CCSDS標準

航天活動

21世紀主要的三大航天活動：深空探測、載人航天、小衛星（或微小衛星）開發套用。

21世紀的深空探測很可能集中在三個方面：第一，開發利用月球物質資源，然後利用開發月球的經驗，進而開發火星；第二，在科學認識上的進展，訪問人類從未探測過的海王星和知之甚少的水星；第三，繼續尋找太陽系內除地球外尚可能存在生命形式的其他天體。20世紀在探測木星和土星時，發現“木衛”2在一層31km厚的冰層下面是溫暖的鹹海洋，又存在生命的可能；“木衛”6有固體球殼和液氮湖，也有存在生命的可能。因此，“木衛”2和“木衛”6有可能成為探測太陽系內生命存在的重點。

航空與航天

航空與航天雖然都擁有飛行器，但是它們的活動範圍不同，一般以距離地面100km高度為界，100km以下為航空活動範圍，100km以上為航天活動範圍。在地球大氣層以外的宇宙空間中按照天體力學規律運行的飛行器為空間飛行器或太空飛行器。

深空與近空

深層空間位置定義為距離地球大於2×10km的空間，我國定義為月球及月球以遠的距離為深空。

宇宙通信有時也稱為空間通信，它可分為近空通信與深空通信。近空通信是指地球上的實體與地球衛星軌道上的飛行器之間的通信。這些飛行器的軌道高度一般為數百至數萬公里，如各種套用衛星，載人飛船和太空梭。深空通信通常指地球上的實體與離開地球衛星軌道進入太陽系的飛行器之間的通信。通信距離達幾十萬、幾億甚至幾十億公里。

一、空間通信系統

1、空間通信系統的組成

空間通信系統是空間信息傳輸、導航、遙感、測控等系統的統稱，是隨著20世紀航天技術、電子技術、通信技術、遙感技術、計算機技術等的發展而逐步發展起來的。空間通信系統，是由攜帶各類有效載荷的太空飛行器、星座及其地面支持系統組成，按照信息資源最大綜合利用原則，以太空飛行器為樞紐，採用集中和分布結合的方式，互聯互通進行信息交換，並具有一定自主運行管理和網路重構能力的天地一體化智慧型綜合信息網路。

空間通信系統還可分為地基系統和天基系統兩種形式。地基系統是陸地上的通信與測控網，由陸地固定站、車載站、船載站和機載站組成；天基系統是相對於地基而言，由中繼衛星或導航衛星與地面戰組成，構成深空的通信與測控網。

2、空間信息傳輸的特殊性

（1）穿越大氣層的通信。對地球而言，地球的大氣層雖然有保護生命和遮擋紫外線、X射線、高能粒子的傷害以及保護地球免遭流星、隕石轟擊的益處，但對通信卻是無益的。太陽系中的8大行星，除水星、火星和月球外，都有濃厚大氣層，對電磁波的傳播帶來很大衰減。頻率越高，衰減越大。地球大氣層厚18km，金星大氣層厚25km，木星大氣層厚905km。

（2）自由空間通信。行星大氣層外的廣闊自由空間近於理想真空，只有極少的氣體分子和離子存在，對電磁波的傳播衰減很小，有利於提高載波頻段。若用雷射通信，可減小太空飛行器上的天線尺寸，便於集中載波能量。

（3）路徑損失巨大。到目前為止，人類的航天活動極大部分集中在地球附近的對地靜止軌道高度（GEO）以內，如選取GEO距離作為參考點來比較深空通信的路徑損失，通信距離到月球時，距離損失比GEO距離損失增加21.03dB，到火星時，距離損失比GEO距離損失增加80.943dB，而到海王星時，距離損失比GEO距離損失增加102.305dB。

（4）遙遠距離引起的巨大通信時延。電磁波的傳播速度為3×10km/s，在GEO距離以內，用此速度來傳遞信息能達到瞬時回響的目的。以電磁波為載體，地月單程通信時延已達0.0225min，開始出現串音干擾。地球到火星的單程通信時延已達22.294min，到海王星的單程通信時延260.783min，實時通話和實時遙控已經不可能進行。只能採用容許大時延存在的通信方式，如存儲轉發模式。

（5）巨大通信時延所要求的技術特殊性。為了儘可能多的攜帶科學實驗的有效載荷，儀器都很小，很輕，因而，傳輸功率都很小，一般20w左右。信號到達接收天線時僅為傳送時的億分之一或千億分之一。因此，需要大的採集器，必須有嚴格的共享表面，準確地對準信號源（宇宙飛船）。特別是接受中的使用的放大器，在0K以上分為幾個等級，並要減少由電子設備產生的背景噪聲。發射機的功率為數十千瓦到上百千瓦甚至接近50萬瓦的超大規模發射機。採用特種編碼和調製、相干接收以及壓縮頻帶等技術來實現從高噪聲中提取信號的目的。

另外，地面跟蹤設備複雜、造價昂貴、發射功率大、接收靈敏度高，星上系統體積小、重量輕、功耗小和造價高等特點，也是深空通信過程中考慮的相關因素。

3、深空通信與測控面臨的問題

（1）通信距離變遠。通信距離變遠增加了路徑損失。以冪王星為例，冪王星距離地球最近的距離為4297.9×10km，最遠距離為7585.1×10km，相當於地球靜止軌道的1.198×10～2.098×10倍，即距離損失比GEO的路徑損失增加101.41dB～106.54dB。因而，如何彌補如此巨大的距離損失是深空探測面臨的主要難題之一。

（2）遙遠距離引起的巨大時延。

（3）通信距離增加，發射功率浪費增加。太空飛行器上不可能安裝大尺寸天線，即使採用定向天線集中能量指向地球，地球在廣闊的空間中非常小，能用來截獲信號的面積極為有限，因此，發射功率的絕大部分浪費在宇宙空間，這是用場作為載體給單個面積有限目標傳送信息的根本弱點。除了加大天線口徑，如何集中能量也是急需解決的重要問題。

（4）克服地球與其他行星的自旋實現連續通信。太空飛行器對地外天體的探測所做的動作，不外乎飛越、繞飛、軟著陸和硬著陸以及著陸後的移動。然而，地球與行星都在不停地以各自的速度進行自動旋轉，飛越方式與地外天體遭遇時間非常短，如果在地球表面建一座深空站，可聯絡的時間極短，其他三種方式也有一半的時間為行星遮擋，平均每天8h可以觀測到太空飛行器或行星，即太空飛行器與地面站之間的只能進行8h的通信聯絡與測控。因此，隨著深空探測距離加大，太空飛行器執行任務時間加長，要實現連續通信必須進行其他措施。

（5）定軌方式。對太空飛行器的軌道進行測量，近地空間使用過的偽碼測距和都卜勒頻移測速兩種方式尚可繼續使用；而單脈衝測角的精度低，當距離變遠時，橫向位置誤差太大，不能再用與深空太空飛行器的定位元素，需要尋找代替措施。

（6）誤碼率高。誤碼率由信道干擾決定。地面通信誤碼率一般低於10，而星地射頻通信的誤碼率在10左右很常見。合理運用糾錯碼可以降低誤碼率，但不能完全消除。過於複雜的糾錯碼將過多地占用寶貴的信道資源和星載計算機資源。

（7）突發錯誤多。突發錯誤源於網外其他射頻裝置的干擾，主要在天線指向失準或通信不同步時產生。雖然發生較偶然且持續很短，但基本上不可預測。目前主要的對抗方式是提高天線自動指向能力和運用級聯抗干擾碼。

4、新技術給空間信息傳輸技術帶來的變化

（1）數據業務的重點發生了轉移。主要表現在一下幾個方面：一是用戶與數據系統的接口由點信息轉變為數據包；二是用戶更多地給出經處理後的高級數據，減少低級原始數據；三是用戶已有可能給出故障和突發事件發生前後的數據；四是數據業務的重點由採集和數位化轉變為調度和數據共享。

（2）天基網開闢了數據業務的新途徑。現今數據中繼衛星技術已經成熟，能夠為數據在空中的傳輸提供接力，與地面網路並存，構成一個立體交叉的數據網路。天基網的構成開闢了數據業務的新途徑。星---星通信網擴大了傳統的星---地鏈路，大大擴展了通信覆蓋範圍。另外，導航定位衛星布設完成，使太空飛行器的測軌定位由原來完全依賴地面變成以天基實時自主定位為主，地基為輔。定位的精度和實時性提高，而且降低了對數據信道的要求。尤其對深空飛行和星座星群的測軌定位，天基網的作用意義深遠。

（3）地面網際網路給航天數據業務注入了新思想。目前地面網際網路的技術和設計思想已經滲透到太空飛行器數據網的建立中，而且，國際上的航天專家們正在規劃將天基網和地面網際網路統一組織成一個全方位立體結構的宇宙大網路。他們甚至設大膽想，今後要在Internet域名的最後加上有關所在星球的後綴，如.earth或.mar，以區分網站所在的星球。可見，整個星地一體化網路的建立將是未來空間數據網的發展方向。

在新的數據傳輸系統中，空間數據網與地面公共網際網路可以連線為全球一體化的立體網路；公用平台測控數據與有效載荷業務數據可以合成統一數據流；航天數據系統由封閉的點對點模式轉變為開放的網路模式，每一個太空飛行器只是空間網路中的一個結點，每一個地球站只是地面網路中的一個結點。而且不同類型太空飛行器的地面套用站和測控站可以合併和通用化。

（4）實現全星統一的數據網路。對於每一個太空飛行器來說，目前基於分系統進行功能和硬軟體相對獨立實現的狀況將會結束，下一步發展的目標是能夠實現全星統一的數據網路、統一的資料庫和分散式作業系統支持下的系統級任務調度以及對資源的按需分配。

（5）集成模組化系統設計的實現和設計手段發生了變化。

二、CCSDS的成立

1、概述

空間數據系統諮詢委員會（Consultative Committee for Space Data Systems，CCSDS）是一個國際性空間組織，成立於1982年，主要負責開發和採納適合於空間通信和數據處理系統的各種通信協定和數據處理規範。到目前為止，參加該組織的有11個正式會員、28個觀察員和140商業合作夥伴。11個正式會員是義大利空間局（ASI）、英國國家空間研究中心（BNSC）、加拿大空間局（CSA）、法國空間研究中心（CNES）、德國航空航天研究院（DIR）、歐洲空間局（ESA）、巴西空間研究院（INPE）、美國國家航空航天管理局（NASA)、日本國家宇宙開發事業團（NASDA）、俄羅斯空間局（RCA）、中國國家航天局（CNSA）。國際上主要航天機構均參加了該組織，為該組織各項技術活動的開展提供支持。CCSDS推出了一系列建議和技術報告，內容涉及到分組遙測、遙控、射頻、調製、時碼格式、遙測信道編碼、軌道運行、標準格式化數據單元、無線電外測和軌道數據等，反映了當前世界空間數據系統的最新技術發展動態。業界預計，CCSDS建議不僅將成為航天測控與通信領域的天基網標準，也有可能成為將天基ISDN與地基ISDN合在一起構成21世紀全球的ISDN標準。

2、發展前景。CCSDS近期的具體目標是：主持制定和推廣套用與空間信息有關的國際標準；指導各個空間組織的基礎設施建設；獲取最大的互動性；指導開發可擴展、集成快、成本低、滿足不同用戶互動操作的通用硬體與軟體；實現支持空間飛行任務的合作與成果共享；將空間飛行任務信息系統與全球信息基礎設施（GII）相結合。CCSDS的21世紀戰略目標是：建立和不斷擴大空間飛行任務信息系統的配套交換能力，在整個太陽系建立一個國際性可互動的空間數據通信與導航基礎設施；支持近地的、深空的、以及飛向太陽系其他星體的飛行器，保證增強性、安全性和可靠性，減少任務成本和集成時間，提高空間信息的利用率。

3、與我國現行標準的關係。我國現行航天測控標準主要源於IRIG標準和ESA標準。遙測技術標準基本參照IRIG標準，該標準適用於各種飛彈、運載火箭等航天飛行器，技術條文明確、成熟，在靶場遙測上預計會長期使用。我國太空飛行器測控和數據管理技術標準大部分參照ESA標準，載人航天工程的現行測控體制是ESA USB標準的多副載波與殘餘載波跟蹤的單站定軌測控體制，上下行載波調相，雙程側音測距與相干載波都卜勒測速，殘餘載波多通道單脈衝測角，基本符合CCSDS推薦採用的殘餘載波與載波抑制並存的多載波混合體制。目前，國內航天測控通信總體研究部門正在積極開展符合CCSDS建議書的系列標準制定工作。

4、在中國的套用。我國20世紀90年代初開始跟蹤研究CCSDS建議，經過近20年的努力，已實現了從單純的跟蹤研究到工程套用、前沿技術驗證的轉變。1999年5月發射的“實踐”五號衛星上，首先對神舟飛船有效載荷數管系統的主要技術進行了先期在軌飛行驗證性試驗，這次試驗取得了圓滿成功，達到了預期目的，特別是採用CCSDS標準的數據系統可以在空間正常工作。2001年初發射的神舟二號飛船是國內公用太空飛行器首次採用CCSDS標準，實現了高速多路復接器，按該標準組裝數據，通過S波段發射器下行。2007年下半年發射的嫦娥一號月球探測衛星，其載荷數據管理系統（PDMS）中的高速復接器也按CCSDS標準組裝數據下行。2008年上半年發射的風雲三號氣象衛星，在其L波段的實時傳輸信道、X波段的實時及延時傳輸信道中，都採用了CCSDS的AOS標準。根據我國航天科技發展規劃，在航天測控通信領域逐漸採用CCSDS標準已經成為必然。

三、結構特徵

CCSDS推出的建議書具有顯著的前瞻性和創新性。在至今為止近百份建議書中，提出了大量的新概念系統和技術，引領著世界空間數據系統領域技術不斷向前發展。20世紀80年代，CCSDS提出了以分包遙測、分包遙控為核心的常規在軌系統（COS），它以分包和虛擬信道動態調度的系統思想解決了中低速率異步數據流的傳輸問題，支持為多用戶、多信源服務的開放式系統實現。目前已經成為世界太空飛行器工程數據傳輸的主流體制。20世紀90年代，CCSDS以國際空間站需求為背景，提出了高級在軌系統（AOS），它是在COS基礎上發展起來的，能夠支持寬頻數據傳輸，並提出了八種業務和三種業務質量等級。它把太空飛行器的載荷數據和工程數據統一為一個數據流，改變了傳統分離為兩個數據流的做法，使系統更有效更開放。目前也已經成為大多數新太空飛行器數據系統體制的首選方案，且COS 可以兼容在AOS中。為了適應空間通信的特點，CCSDS提出了空間通信協定（SCPS）和空間檔案傳輸協定（CFDP），它們都適用於使用大容量存儲器的太空飛行器，在空間進行大數據檔案的可靠安全地傳輸與操作。針對空間太空飛行器之間的鄰近鏈路，CCSDS開發了鄰近鏈路協定，它是CCSDS的COS和AOS思想在鄰近鏈路上的延伸，更能適應信號不弱、時延短、通信過程短和獨立等鄰近鏈路特點，提供了單工、半雙工、全雙工等靈活工作方式以及多頻段的通信，採用先握手互設參數後通信的方法。由深空探測任務牽引，CCSDS提出了下一代空間網際網路的新概念，把地面網際網路擴展到近空和深空。它不是簡單地搬用地面網際網路的做法，而是提出了建立動態利用空間鏈路的通信，整合端到端資源預留，實現移動IP，保證安全等一系列措施。這些思想的實現，將不僅對深空，而且對近空空間飛行都會發生深刻的影響。除了對上述各類系統體制提出了許多新概念外，還對信道和調製技術、信息壓縮技術、時間碼格式等專項技術也提出了不少新的方法，尤其對地面數據交換標準格式（SFDU）和互動支持方法做了大量標準化的規範研究，這些為未來國際廣泛的空間合作打下了堅實的技術基礎。

1、CCSDS協定體系結構

空間通信協定體系結構自下而上包括：物理層、數據鏈路層、網路層、運輸層和套用層。其中，每一層又包括若干個可供組合的協定。空間通信協定的參考模型如圖1所示。

（1）物理層

物理層標準包括兩部分：無線射頻和調製系統和 Proximity-1。無線射頻和調製系統對星地之間使用的頻段、調製方式等作出了定義。 Proximity-1是個跨層協定，規定了鄰近空間鏈路物理層特性，包含物理層和數據鏈路層。物理層主要為同步和信道編碼子層提供輸入輸出比特時鐘和一些狀態信息：如載波捕獲信號。而數據鏈路層又包含五個子層：同步和信道編碼子層、幀子層、媒體接入控制子層、數據服務子層和I/O子層。

（2）數據鏈路層

CCSDS數據鏈路層定義了數據鏈路協定子層和同步與信道編碼子層。數據鏈路協定子層規定了傳輸高層數據單元的方法。數據鏈路層以傳送幀（Transfer Frame）為傳輸單元。同步與信道編碼子層規定了在空間鏈路上傳送幀的同步與信道編碼方法。

CCSDS 開發了數據鏈路層協定子層的以下四種協定：TM空間數據鏈路協定、TC空間數據鏈路協定、AOS空間數據鏈路協定，以及Prox-1空間鏈路協定的數據鏈路層。這些協定提供了在單條空間鏈路上的數據傳輸功能，統稱為空間數據鏈路協定（Space Data Link Protocol，SDLP）。與之相對應，CCSDS還開發了數據鏈路層的同步與信道編碼子層三個標準：TM同步與信道編碼、TC同步與信道編碼，以及Prox-1空間鏈路協定的編碼與同步層標準。TM和 AOS空間數據鏈路協定使用底層的TM同步與信道編碼。TC空間數據鏈路協定使用底層的TC同步與信道編碼。Prox-1 空間鏈路協定具有數據鏈路層和物理層的功能，其中，Prox-1空間鏈路協定的數據鏈路層使用底層的 Prox-1 同步與信道編碼。

（3）網路層

網路層空間通信協定實現空間數據系統的路由功能。空間數據系統包括星上子網和地面子網兩大部分。CCSDS開發了兩種網路層協定：空間分組協定SPP和SCPS-NP。網路層的協定數據單元通過空間數據鏈路協定傳輸。路由是根據協定數據單元（PDU）的地址決定的。這兩個協定都不提供重傳功能，重傳由高層協定保證。在某些情況下，空間分組協定SPP的協定數據單元的源和目的地址可以標識為相應的套用進程，此時，該協定既作為網路層協定，又作為套用層協定。為了同現有的地面網相兼容，網路層使用封裝技術後，網際網路的IPv4和IPv6分組也可以通過空間數據鏈路協定傳輸，與SPP、SCPS-NP可復用或獨用空間數據鏈路。SCPS- NP提供了可選擇的路由方案與靈活的路由表維護方案，對空間網路動態拓撲的特點具有良好的適應性。SCPS- NP主要的不足在於不支持與IPv4或者IPv6的互操作。若要將網路層基於SCPS- NP的網路與基於IPv4或者IPv6的網路互聯，需要將SCPS- NP頭轉換為IPv4或者IPv6。然而這種轉換必然會損失SCPS- NP的部分功能。

（4）傳輸層

CCSDS開發了傳輸層SCPS-TP協定，向空間通信用戶提供端到端傳輸服務。CCSDS 還開發了用於檔案傳輸的協定CFDP，CFDP既提供了傳輸層的功能，又提供了套用層檔案管理功能。傳輸層協定的協定數據單元（PDU）通常由網路層協定傳輸，在某些情況下，也可以直接由空間數據鏈路協定傳輸。網際網路的TCP、UDP 可以基於SCPS-NP、IPv4 或IPv6。

作為一個傳輸層協定，SCPS- TP也提供可靠的、面向位元組的數據流傳輸服務。但與Internet 的TCP相比，SCPS- TP進行了如下幾個方面的改進：使用TCP分離( TCP- splitting) 技術，這使得SCPS- TP的可靠性是通過在端到端路徑中各段的可靠性來獲得的；SCPS- TP使用選擇性的負確認即 selective- NAK，而不是TCP中使用的ACK。這樣在SCPS- TP中就不用為每個傳送的數據包都傳送一個確認，而是傳送方定期地要求接收方對它已經成功接收到的數據包進行確認，這樣就減少了確認傳送的數量，從而減輕了通信鏈路負載。此外，SCPS- TP中沒有重傳定時器，也不在傳輸數據之前通過三次握手建立連線。

CFDP是CCSDS的協定棧中最重要的協定之一，它不僅提供一般的檔案傳輸功能，還具有檔案管理功能；此外，CFDP自身還具有可靠傳輸機制，並不需要通過下層協定來獲得可靠性。CFDP的重轉機制具有以下特點：沒有連線協定；不等收到一個傳輸數據單元的確認後再傳其他的數據單元；重轉緩衝區一般使用非易失性的存儲器。目前的CFDP包括三種機制：檔案處理機制；點到點的可靠傳輸機制；利用下層空間鏈路進行數據傳輸服務機制。

SCPS安全協定SCPS-SP和網際網路安全協定IPSec可以與傳輸協定結合使用，提供端到端數據保護能力。SCSP-SP是SCPS協定簇中唯一涉及安全保障的協定，提供數據完整性檢查、機密性機制、身份認證和接入控制服務，以防止數據受到攻擊。

（5）套用層

套用層空間通信協定向用戶提供端到端套用服務，如，檔案傳輸和數據壓縮 CCSDS開發了三個套用層協定：SCPS檔案協定SCPS-FP、無損數據壓縮、圖像數據壓縮。每個空間項目也可選用非CCSDS 建議的特定套用協定，以滿足空間項目的特定需求。套用層PDU通常由傳輸層協定傳輸，某些情況下，也可以直接由網路層協定傳輸。其中， CCSDS檔案傳輸協定CFDP具有傳輸層和套用層功能。制定無損數據壓縮和無損圖像壓縮的目的都是為了能儘量多的傳回有用的數據同時儘量少的占用星上的存儲資源和鏈路頻寬。

2、CPN主網的概念模型

對照ISO/OSI-RM模型，CCSDS建議書規定了空間信息網的概念模型，即CCSDS主網（CPN）。CPN由三個子網組成，星載網、地面網以及空間鏈路網（SLS），其中的核心是SLS。地面網包括整個地面支持網路，既有航天專用網，也有公用網。它既包括地基系統，也包括通過通信衛星的中繼系統。CCSDS主網的概念模型已經得到廣泛認可，這是天地一體化的概念模型，是完整的能向用戶提供端到端的數據流通的網路模型。通常所說的航天通信測控網主要是指航天專用網，是整個空間信息網的一部分。

圖2 CPN 主網概念模型

CPN提供了能夠雙向傳輸信息的8種業務，以支持不同類型的用戶需求。它們分別是網間業務(Internet Service)、路徑業務(Path Service)、包裝業務 (Encapsulation Service)、多路復用業務(Multiplexing Service)、位流業務(Bitstream Service)、虛擬信道訪問業務(Virtual Channel Access Service)、虛擬信道數據單元業務(Virtual Channel Data Unit Service)、插入業務(Insert Service)。其中網間業務和路徑業務是通過整個CPN的“端到端”數據傳輸業務，以異步方式穿越整個CPN。也就是說，這兩種業務需要SLS和星載/地面網的支持，在星載/地面網中，將不再保持數據包的順序性。其餘6種業務僅在空間鏈路子網SLS內部提供“點到點”的套用，可以工作在等時或異步模式，而且SLS將保持數據包的順序性。

3、空間鏈路子網SLS

CPN的核心是空間鏈路子網，AOS建議參照開放系統互連（OSI）的層次模型，將SLS分為空間鏈路層(Space Link Layer)和物理信道層(Physical Charnel Layer)，分別對應於OSI的數據鏈路層和物理層，如下圖所示。

圖3 空間鏈路層與0SI層對應關係

空間鏈路層又由兩個子層構成:虛擬信道鏈路控制(Virtual Channel Link Control，簡稱VCLC)子層和虛擬信道訪問(Virtual Channel Access，簡稱VCA)子層，它們都位於物理信道層之上。在SLS的6種業務中，包裝、復用、位流業務由VCLC子層提供，虛擬信道存取、虛擬信道數據單元、插入業務由VCA子層提供。

4、業務類型

圖4 AOS業務和數據流模型

1）Internet業務

Internet業務用於在CPN的星上和地面網路之間傳輸互動式數據，如檔案傳輸、電子郵件、遠程終端訪問等，直接映射於OSI－RM模型中的網路層，採用的是無連線的工作模式。Internet業務的業務數據單元長度可變，主要用於間歇性的數據傳輸，其數據速率相對較低，數據量屬於低到中的水平。

2）路徑業務

路徑業務主要用於在比較固定的源與目的地之間傳輸數據，例如有效載荷的測量數據或遙測數據等，其目的是便於常規系統與AOS系統的接軌。它的數據速率屬於中到高，數據量較大。它採用CCSDS版本1的源包作為業務數據單元，長度可變，用戶數據可以是已經封裝好的源包，也可以是位元組流，由AOS包裝業務將其封裝成源包。

與地面網路複雜多變的路由相比，路徑業務的源與目的地之間的路由是固定的，而且由網路管理預先設計，不同的這種固定路由用“邏輯數據路徑”（LDP）區分，每個需要穿越CPN的源包被貼上一個唯一的“路徑標識符”標籤，而並不需要標明完整的源和目的地址，路由時就根據這個路徑標識符和由網路管理制定的路由表確定源包的下一個節點。這種相對靜止的路由路徑業務實現簡單，適合於星－地的通信環境，能夠為大容量遙測類數據提供高效服務。

3）包裝業務

由於CCSDS建議，在空間鏈路子網（SLS）內，面向位元組的SLS用戶業務數據單元必須符合CCSDS版本1源包的格式，而上層業務，即Internet業務或者路徑業務的業務數據單元並不全是版本1的源包，如Internet業務提供的是IP數據包，路徑業務也有可能提供位元組流型的數據。因此，需要在這些“非源包”進入SLS之前對它們進行包裝。

在包裝業務中，長度可變的位元組流型的用戶業務數據單元，或不符合CCSDS版本1源包格式的數據包被封裝成適合於SLS傳輸的CCSDS版本1源包，這種版本1源包就是包裝業務的協定數據單元。

包裝業務與路徑業務的協定數據單元都是版本1的源包，但是這兩種業務不是在同一個層次上的，例如同是遙測數據，如果是在SLS同一子系統內，則由包裝業務進行包裝，如果是來自其他子系統通過本空間鏈路，則是路徑業務。所以向路徑業務提供數據的同時還需指定路徑。

4）多路復用業務

多路復用業務使不同用戶的業務數據單元可以在同一虛擬信道上傳輸。它可以接受包裝業務和路徑業務的數據單元，將這些長度可變、符合CCSDS版本1源包格式的業務數據單元集合在一起，組成長度固定，而且正好適合一個虛擬信道數據單元數據域長度的數據塊。這些不同的業務數據單元由包導頭中的套用過程標識符區分，在接收端，根據該標識符和包長度標誌可以恢復出獨立源包。

5）比特流業務

比特流業務面向的是比特流型的數據，這些數據的內部結構和劃分對CPN是透明的。比特流業務將SLS用戶的比特型數據流劃分成適合虛擬信道數據單元數據域長度的塊，有時為了符合這種固定長度的要求，還需要填充一些數據，在接收端則需去除這些填充數據，這一過程對上層用戶來說是透明的。不同用戶的比特流數據不能多路復用在同一虛擬信道上傳輸。比特流業務一般採用異步或等時傳輸，將保持數據的順序性，例如高速率圖像數據的傳輸可以採用等時的比特流業務。

6）虛擬信道訪問業務

虛擬信道訪問業務用於傳送專用業務數據單元，它的長度正好符合虛擬信道數據單元數據域大小，而其內部結構則不為CPN所知，CPN要做的就是把這種業務數據單元直接填充進虛擬信道數據單元然後傳送即可。這一訪問業務也可服務於CCSDS之外的其他協定標準，其他協定格式的業務數據單元，如HDLC，可以通過該訪問業務使用SLS空間鏈路提供的服務。

7）虛擬信道數據單元業務

虛擬信道數據單元業務通過SLS傳輸不同SLS用戶的長度固定、面向位元組的虛擬信道協定數據單元（VCDU）或是經過RS編碼後的編碼虛擬信道協定數據單元（CVCDU）。不同於星載網或者地面網上使用SLS服務的Internet業務和路徑業務，使用虛擬信道數據單元業務的用戶是另外的CCSDS授權了的，安全的SLS用戶，它們產生的協定數據單元具有和虛擬信道協定數據單元一樣的格式和長度，可以直接通過SLS提供的虛擬信道復用到空間物理信道中進行傳輸。

8）插入業務

插入業務使專用位元組型低速業務數據單元能夠高效利用SLS信道進行等時傳輸。插入業務數據單元放在每一虛擬信道數據單元的插入域中，與其他類型的業務數據單元共用同一VCDU或CVCDU傳輸。CCSDS建議數據速率如果低於10Mbps，可以考慮採用插入域進行等時傳輸；速率高於10Mbps的等時數據適合採用比特流業務用專門的虛擬信道進行傳輸。使用等時插入業務的典型例子有中等速率的話音數據的傳輸、遠程操作控制等。

如果在一個物理信道上使用了插入業務，該信道上的所有虛擬信道數據單元都必須保留插入域。為了降低實現複雜度，CCSDS還建議插入業務與虛擬信道數據單元業務不在同一物理信道上同時使用。

5、業務質量等級

業務等級一要求有請求重傳控制機制（ARQ），需要雙工信道，數據傳輸採用編碼虛擬數據單元（CVCDU），數據單元編碼為RS 碼，對可靠性極高的數據可以歸為此類；等級二數據單元進行RS 編碼，數據傳輸採用CVCDU，當誤碼率為10時，經過編碼糾錯後可達到 10，滿足一般數據傳輸要求；等級三業務依賴於物理信道特性可以沒有差錯控制，數據傳輸採用虛擬信道單元（VCDU）頭部有 RS（10, 6）糾錯碼控制, 數據段循環冗餘（CRC）檢錯，要求VCDU 丟失率小於10。