本标准规定了空间数据与信息传输系统邻近空间链路中数据链路层同步和编码子层的主要功能、数据结构、信道编码、发送端和接收端的流程。 本标准适用于邻近空间航天器之间的通信。

ICS49.140
中华人民共和国国家标准
GB/T39353—2020
空间数据与信息传输系统
邻近空间链路协议
，同步和编码子层
Space data and information transfer systemsProximity space link protocol-Synchronizationandcodingsublayer(ISO 21459:2015,Space data and information transfer systems—Proximity-1space link protocol-Coding and synchronization sublayer,MOD)2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准花管理委赏会
2021-06-01实施
中国标准出版社授权北京万方数据股份有限公司在中国境内（不含港澳台地区)推广使用前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草GB/T39353—2020
本标准使用重新起草法修改采用ISO21459：2015《空间数据与信息传输系统邻近-1空间链路协议
同步和编码子层》。
本标准与ISO21459：2015相比在结构上有较多调整，附录A中列出了本标准与ISO21459：2015的章条编号对照一览表。
本标准与ISO21459：2015相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线（I)进行了标示，附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。本标准还做了下列编辑性修改：修改标准名称：将原名称由“空间数据与信息传输系统邻近-1空间链路协议同步和编码
子层”改为“空间数据与信息传输系统邻近空间链路协议同步和编码子层”；一删除了ISO21459:2015中第1章文档结构、参考文献等部分内容；将ISO21459：2015中附录F\缩略语”改为了正文第4章；删除了ISO21459：2015的附录A“协议实现一致性声明”；删除了ISO21459：2015的附录B“业务”；删除了ISO21459：2015的附录D\安全、SANA和专利说明”；删除了ISO21459：2015的附录E“参考文献”。本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SACTC425)提出并归口。本标准起草单位：北京空间飞行器总体设计部、北京航空航天大学、安徽修武工业技术有限公司、中国航关标准化研究所。
本标准主要起草人：郭坚、吴伟、刘荣科、杨柳青、康登榜、庞波、何熊文、汪路元、郝维宁、鲁超、李珂、肖永生。
中国标准出版社授权北京方方数据股份有限公司在中国境内（不含港澳台地区）推广使用中国标准出版社授权北京万方数据股份有限公司在中国境内（不含港澳台地区)推广使用1范围
空间数据与信息传输系统
邻近空间链路协议同步和编码子层GB/T39353—2020
本标准规定了空间数据与信息传输系统邻近空间链路中数据链路层同步和编码子层的主要功能、数据结构、信道编码、发送端和接收端的流程。本标准适用于邻近空间航天器之间的通信。推荐与GB/T39352和GB/T39354一并使用。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T39352空间数据与信息传输系统邻近空间链路协议数据链路层（GB/T39352一2020，ISO22663:2015,MOD)
GB/T39354空间数据与信息传输系统邻近空间链路协议物理层（GBT39354一2020，ISO21460:2015,MOD)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
空间链路
spacelink
航天器之间以及航天器与地面之间的通信链路。注：一个空间链路包括一个或多个单向或双向物理通道。3.2
各proximityspacelink
邻近空间链路
邻近链路proximitylink
用于1m到100000km距离范围航天器之间直接通信的通信链路。用于主航天器和附属航天器之间的通信链路。注：短距离、双向、固定或移动的射频链路，主要用于在探测器、着陆器、巡视器、轨道星座以及轨道中继器之间进行通信，具有时延小、信号能量中等（不是微弱信号）、会话独立且时间短的特点。3.3
邻近链路传输单元bZxz.net
proximity link transmissionunit;PLTU由CCSDS邻近空间链路传送帧附加ASM和CRC组成的数据单元。4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ASM：附加同步标志（attachedsynchronizationmarker）；中国标准出版社授权北京方方数据股份有限公司在中国境内（不含港澳台地区）推广产使用GB/T39353—2020
CCSDS：空间数据系统咨询委员会（consultativecommitteeforspacedatasystems）；CRC：循环穴余校验（cyclicredundancycheck）；CSM：码字同步标志（codewordsyncmarker）；LDPC：低密度奇偶校验（lowdensityparitycheck）；MAC：介质访问控制（mediumaccesscontrol)；MIB：管理信息库（managementinformationbase）；PLTU：邻近链路传输单元（proximitylinktransmissionunit）；QoS：服务质量（qualityofservice）；RS:RS编码(reed-solomoncode)。5总则
5.1位序号的约定
本标准采用下述位序号的约定.以便识别Nbit数据域中的各位。对Nbit数据的高低位遵守下述约定：第一个传送的bit称之为位o（b。），紧接的bit定义为位1（bi），这样依次到位N一1（bv-1）。当该数据域用作表示一个二进制值时（例如计数器），最高有效位（MSB)是该数据域最先传送位，也就是bo，如图1所示。1个字节为8bit。bo
5.2信息速率的约定
N位数域
第一个被传送的比特为最高有效位图1
位序号的约定
信息速率的测定位置如图2所示。信息速率的约定如下：ba-1
数据率R：进人编码器前的数据流的速率，在编码器的输人端测量；a）
b）编码符号率R。s：同步和编码子层与物理层之间的数据速率，在二者接口间测量；c)
信道符号率Rcs：发射机输出的信息速率，在发射机输出端口测量。待编码比特流
（可选）
编码后符号
双相电平
码转换
图2不同信息速率的测定位置示意图功率放大
信道符号
中国标准出版社授权北京万方数据股份有限公司在中国境内(不含港澳台地区)推广使用5.3邻近空间链路协议分层模型
5.3.1概述
GB/T39353—2020
邻近空间链路协议是一种用于空间任务的双向空间链路协议，能够满足各种特征的邻近空间链路的空间数据传输需求，包含数据链路层和物理层。邻近空间链路模型结构如图3所示。本地航天器
控制器
MAC子层
（含MIB）
物理层的功能
5.3.2.1概述
用户数据和路由信息输入
1/O子层
数据业务子层
数据顿子层
同步和编码子层
物理层
发送端
3邻近空间链路模型结构
■接收端
用户数据投递
数据链路层
邻近空间链路协议规定的行为分为发送和接收两个部分。为了建立邻近空间链路，发送端需要同时关注发送物理信道和接收物理信道特性。数据接收端从物理信道接收符号流以及其内部包含的协议单元数据。一旦接收机开机，其操作不再分模式，接收和处理所有有效的本地或远程指令以及业务数据单元。
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5.3.2.2发送端功能
发送端功能包括：
a）根据来自数据链路层的控制变量（数据流速率Rd、调制方式、频率、双工、模式、发射)，控制收发信机的功能；
将来自数据链路层已经完成编码的符号流调制到载波上。b）
5.3.2.3接收端功能
接收端功能包括：
a）接收来自接收机的串行数据流，并输出到数据链路层；b）为数据链路层的MAC子层提供状态信号，信号包括载波捕获信号、符号锁定信号。5.3.3数据链路层的功能
数据链路层的功能是在收发信机之间为发送用户数据、控制报告、控制命令等提供支持，包含1/O子层、数据业务子层、数据子层、同步和编码子层、MAC子层共五个子层。在发送端，数据链路层接收用户数据和路由信息输人，产生要输出的编码符号流，并传递给物理层，用于调制输出，其中包含PLTU和空闲数据。在接收端，数据链路层从物理层接收串行编码符号流，从中提取PLTU，并完成协议数据单元的处理，通过输出端口将用户数据投递给用户。数据链路层接收本地航天器控制器或通过邻近空间链路传来的指令，完成操作状态控制。6同步和编码子层的基本功能
6.1概述
同步和编码子层是数据链路层的一部分。在发送端，同步和编码子层生成编码后的符号流（包含PLTU和空闲数据），并输出到物理层进行载波调制。每一个PLTU包含一个邻近空间链路传送顿。多个可变长度的PLTU组成一个非连续串行数据流，两个相邻PLTU间可以存在一定的延时（间隙）。对于一个全双工或半双工链路，建立链路时PLTU都需要获得同步，插人空闲数据用于捕获同步过程。如果无有效PLTU，将发送空闲数据以保持同步。通信会话建立、数据业务操作、通信会话终止的流程详见GB/T39352。
6.2发送端功能
发送端功能包括：
a）接收来自数据顿子层的邻近空间链路传送顿，插人ASM和CRC构成PLTU；b）生成待编码的数据流，数据流中需要插人捕获序列、结尾序列，无PLTU时插人空闲序列；c）
信道编码；
d）以固定符号率Rcs向物理层提供编码后的数据，用于调制发射输出。6.3接收端功能
接收端功能包括：
以固定符号率R从物理层接收数据；a）1
b）信道解码；
c）识别并验证PLTU；
对于每一个有效PLTU，将邻近空间链路传送顿剥离后送至数据顿子层。4
中国标准出版社授权北京万方数据股份有限公司在中国境内(不含港澳台地区)推广使用6.4发送端同步和编码子层与上下层（子层）的关系GB/T39353—2020
无论是发送端还是在接收端，同步和编码子层都支持与时间相关的业务（时间业务详见GB/T39352）。在发送端，同步和编码子层与上下层（子层)的关系示意如图4所示。数据顿子层
邻近空间链路传送顿
同步和编码子层
编码后的符号
物理层
信道符号
数据链
图4发送端同步和编码子层与上下层（子层）的关系7邻近链路传输单元（PLTU)
7.1PLTU的基本特征
本节主要涉及PLTU的处理，邻近空间链路传送顿的相关内容详见GB/T39352。PLTU和邻近空间链路传送顿均是长度可变结构。在链路的发送端，同步和编码子层构建PLTU，每一个PLTU均包含一个邻近空间链路传送顿。在接收端，同步和编码子层处理PLTU后提取出邻近空间链路传送帧。
7.2PLTU的结构
一个PLTU包含以下三个部分，各个部分间连续：a）ASM;
b）邻近空间链路传送顿；
CRC-32。
PLTU的长度取决于邻近空间链路传送顿的长度，其最大长度值为2055字节。PLTU的格式如图5所示。
3字节
邻近空间链路传送帧
最大2048字节
图5PLTU格式
CRC-32
4字节
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附加同步标志（ASM）
ASM是PLTU的一部分，具体情况如下：a）ASM共24bit，位于PLTU的起始位置；b）ASM为固定序列0xFAF320；
c）在接收端，ASM用于检测PLTU的起始位置。7.4邻近空间链路传送帧
邻近空间链路传送帧紧邻ASM,无间隙。5循环穴余校验（CRC-32）
CRC-32是PLTU的一部分，具体情况如下：a）
CRC-32位于PLTU的尾部；
CRC-32紧邻邻近空间链路传送顿；b)
CRC-32的计算方式见附录C；
CRC-32仅对邻近空间链路传送顿进行计算，不包含ASM；e)
CRC-32不是邻近空间链路传送帧的一部分。8
空闲数据
空闲数据概述
在以下情况下，在未编码数据流中插人空闲数据进行编码：a）为了捕获而插入的捕获序列；b）无可用PLTU时而插人的空闲序列；c）在一个传送周期结束前插人的结尾序列。每一个空闲数据序列均是一个固定的伪随机序列，该序列具有周期性，可以根据需要进行循环重复。本协议数据链路层部分（参见GB/T39352)规定了捕获序列、空闲序列、结尾序列的使用要求。8.2
空闲数据使用约束
空闲数据的使用约束：
a）捕获序列位于发射数据流的始端；b）空闲序列应在无有效PLTU时插入数据流中；c）结尾序列位于发射数据流的末端。空闲数据由伪随机序列0x352EF853组成，必要时进行重复。如果采用了LDPC编码，捕获序列应从该伪随机序列的第一个比特开始。对于其他编码方式，捕获序列的起始比特不做要求。
8.3由空闲数据构成的序列
8.3.1捕获序列
在一个传送周期的开始阶段，首先调制的是捕获序列，其目的是为了让接收方进行捕获并解调得到一个可靠的数据流。如果采用了卷积编码，捕获序列用于解码时节点同步。如果采用了LDPC编码，应设置足够长捕获序列周期，使得在符号同步后和PLTU开始前完成一个CSM的有效检测。6
中国标准出版社授权北京万方数据股份有限公司在中国境内(不含港澳台地区)推广使用捕获序列的持续时间由MIB中的Acquisition_Idle_Duration参数规定。8.3.2空闲序列
GB/T39353—2020
在数据传送过程中，编码后的PLTU作为连续数据流进行发送。如果无可用PLTU时，空闲序列用于构成连续数据流进行发送，以保持信道数据流的连续和接收端同步。在整个数据传送期间，一旦无有效PLTU，就插人空闲序列进行传送，8.3.3结尾序列
在一个传送周期的结束阶段，插人一段固定长度的结尾序列。插入结尾序列的目的是为了让接收端在处理完最后一个数据单元数据后，仍能保持一段时间的位同步和卷积解码，结尾序列的持续时间由MIB中的Tail_Idle_Duration参数规定。9信道编码
9.1信道编码概述
本标准规定了两种用于邻近空间链路通信的编码方式，为卷积编码和LDPC编码。注：如果采用了邻近空间链路协议规定以外的信道编码方式，比如RS编码，这种编码方式的生效可以由MAC子层解析“设置物理层扩展（SETPLEXTENSIONS)”指令（本标准涉及的所有指令详细情况可参考GB/T39352)进行控制。对于需要支持互操作的应用场景，不宜采用非本标准规定的信道编码方式。9.2编码选择
同步和编码子层处理邻近空间链路传送帧，添加ASM和CRC后生成数据率为R。的待编码比特流。比特流的速率R。在MAC子层解析“设置发射机参数（SETTRANSMITTERPARAMETERS）”和“设置物理层扩展（SETPLEXTENSIONS）”两条指令后设定，可以设定的速率有（单位均为bit/s）：10002000,4000,8000,16000,3200064000,128000256000,512000,1024000,2048000。如果采用LDPC编码，数据率R。是个估计值。同步和编码子层可以采用三种编码处理方式生成数据流：a）无编码；
b）卷积编码；
c）LDPC编码。
卷积编码和LDPC编码为可选项，在发射端由“设置发射机参数（SETTRANSMITTERPARAM-ETERS)”指令规定，在接收端由“设置接收机参数（SETRECEIVERPARAMETERS）”指令规定。MAC子层执行接收到的指令并将编码相关的参数传递到同步和编码子层，同步和编码子层根据该参数进行相应配置。
“设置发射机参数（SETTRANSMITTERPARAMETERS）”和“设置接收机参数（SETRECEIVERPARAMETERS)”两条指令包含一个可将卷积编码和RS编码组合的可选项。本标准不涉及RS编码和将之与卷积编码组合的编码。9.3卷积编码
本标准规定的卷积编码方式为：编码效率为1/2，约束长度为7。采用卷积编码方式，所有待传输数据（包含PLTU和空闲数据）都应该进行卷积编码输出。PLTU中的ASM和CRC也需要进行卷积编码输出。不论如何约束，宜采用不少于3位的量化器进行软判决。图6规定了同步和编码子层的发送端工中国标准出版社授权北京万方数据股份有限公司在中国境内（不含港澳台地区)推广使用
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