[发明专利]基于FPGA的高速空间网络数据协议转换与复接装置

说明书

本发明提供了一种基于FPGA的高速空间网络数据协议转换与复接装置，包括：网络层处理部分和数据链路层处理部分；其中，网络层处理部分包括：高速缓存控制模块，用于对空间网络接收的IP包的中间数据进行缓存；IP包分包模块，用于将IP包进行分类获取分类信息并进行分类缓存；及EPDU包封装模块，用于根据分类信息对IP包进行封装得到EPDU包后分别存入对应的缓存；数据链路层处理部分包括：MPDU包封装模块，用于分别对缓存的EPDU包进行封装得到MPDU包；AOS传输帧封装模块，用于分别对MPDU包进行封装得到AOS传输帧；及信道复接调度模块，用于将AOS传输帧进行信道复接调度后输出至物理信道。

技术领域

本发明涉及空间网络数据处理技术领域，特别涉及一种基于FPGA的高速空间网络数据协议转换与复接装置。

背景技术

随着航天技术的发展，航天任务日益复杂，航天器组网和互联互通需求日益增多。当前天基网络大多自成体系，且与地面成熟的TCP/IP网络标准不统一，严重制约了天地数据交互的灵活性、高效性和互操作性，天基网络与地面网络的融合统一已成为未来空间数据系统发展的必然趋势。

在天地网络通信中，一方面需要适应空间链路高延时、断续连接、高误码率的特点，进行网络协议与空间数据协议的高速转换；另一方面，由于空间链路资源有限，而航天器生理、图像、话音、仪表、载荷等各类数据速率不同，并且对链路服务延迟、优先级和可靠性的需求各不相同，需解决不同用户的不同类型数据的高效复用调度和高速传输问题。

显然，传统基于LVDS、RS422等自定义接口数据的低速处理调度方式已无法适应高速空间网络数据的传输要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的高速空间网络数据协议转换与复接装置，以实现基于IP over CCSDS的标准高速协议转换和高效复接调度，并支持在轨服务参数的灵活配置，实现不同航天器任务的高效天地网络通信。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于FPGA的高速空间网络数据协议转换与复接装置，包括：网络层处理部分和数据链路层处理部分；其中，

所述网络层处理部分包括：高速缓存控制模块，用于对空间网络接收的IP包的中间数据进行缓存；IP包分包模块，用于将所述IP包进行分类获取分类信息并进行分类缓存；及EPDU包封装模块，用于根据所述分类信息对所述IP包进行封装得到EPDU包后分别存入对应的缓存；

所述数据链路层处理部分包括：MPDU包封装模块，用于分别对缓存的EPDU包进行封装得到MPDU包；AOS传输帧封装模块，用于分别对所述MPDU包进行封装得到AOS传输帧；及信道复接调度模块，用于将所述AOS传输帧进行信道复接调度后输出至物理信道。

较佳地，装置还包括：

VCID与IP地址映射表，用于存储不同IP地址数据对应的VCID信息；

及优先级关系表，用于存储不同VCID数据的优先级，所述信道复接调度模块根据该优先级关系表的优先级对所述AOS传输帧进行调度。

较佳地，所述VCID与IP地址映射表支持在轨注入更新，对于飞行任务过程中需要更改网络拓扑和数据类型的航天器，通过相应更改所述VCID与IP地址映射表实现AOS复接服务类型的更改。

较佳地，所述IP包分包模块识别所述IP包的源IP地址信息后根据所述VCID与IP地址映射表进行分类后分类缓存，缓存IP包的同时，提取IP包中的包长信息，将其写入对应的包长缓存。

较佳地，装置还包括：定时器，用于对MPDU封装信道空闲时间进行计时，并在预设延迟指标内将最后一帧MPDU数据输出；