목차
1. TM 요약
2. TC 요약
3. AOS 요약
표준 문서가 너무 다양하기 때문에 각 프로토콜의 핵심 특징만 대략적으로 이해하기 쉽도록 작성해보고자 한다.
1. Telemetry Protocol
Spacecraft에서 ground로 대용량의 data나 상태 정보를 체계적으로, 끊임없이 보내기 위한 규칙
[고정 길이와 일정한 전송률]
가장 중요하고 기본적인 특징으로, TM 프로토콜은 data를 'TM Transfer Frame'이라는 고정 길이의 프레임에 담아서 일정 시간 간격으로 보낸다.
우주 통신은 noise가 심하고, 신호가 약해지기 쉽다. 따라서 데이터 프레임의 크기와 도착 시간이 일정하면, ground station에서는 신호가 잠시 끊기거나 틀어지더라도 어디가 프레임의 시작이고 끝인지 쉽게 찾아낼 수 있게 된다.
보낼 데이터가 없더라도 규칙을 준수하기위해 idle data를 채워서라도 프레임을 보낸다.
[가상 채널을 이용한 효율적 데이터 관리]
하나의 통신 링크를 여러 종류의 데이터가 함께 사용해야 한다. TM 프로토콜은 이를 위해 Virtual Channel이라는 개념을 사용한다.
대용량의 데이터를 하나의 통로로 보내야 할 때, 가상 채널을 사용하면 이를 논리적으로 분리할 수 있다. 수신단에서 이를 쉽게 구분하여 각기 다른 부서로 보낼 수 있는 것이다.
Physical Channel 안에 Master Channel이 있고, 그 안에 여러 개의 Virtual Channel이 있는 계층적 구조를 가진다.
[다양한 데이터 서비스 제공]
TM 프로토콜은 필요에 따라 여러 형태의 데이터를 전송할 수 있는 서비스를 제공한다.
VCP(Virtual Channel Packet) Service : CCSDS 표준에 맞는 가변 길이의 패킷을 전송할 때 사용하는 가장 일반적인 서비스
VCA(Virtual Channel Access) Service : 표준이 아닌, 임무에서 자체 정의한 고정 길이의 비공개 데이터를 보낼 때 사용하는 서비스로, 프로토콜은 내용물에 관여하지 않고 전달만 함
[신뢰성은 상위 계층에 위임]
TM 프로토콜은 'Data link layer'의 규칙이므로, 일단 보내는 것에 집중한다. 따라서 프로토콜 자체에는 재전송 기능이 없다.
Data Link layer에서는 최대한 빠르고 효율적으로 데이터를 지상으로 보내는 것이 중요하다. 데이터가 중간에 유실되었는지 확인하고 재전송을 요청하는 기능까지 넣으면 프로토콜이 복잡해지고 속도가 느려질 수 있다.
데이터 유실이 허용되지 않는 중 요 한 데이터라면, 그 위의 계층인 "Transport Layer"프로토콜(TCP, SCPS-TP)이 retransmit을 책임진다.
2. Telecommand Protocol
Ground에서 spacecraft로 제어 명령을 보내기 위한 규칙으로, TM이 '보고'라면 TC는 '지시'를 의미한다. 따라서 신뢰성이 가장 중요하다.
[신뢰성 보장을 위한 재전송 기능(COP-1)]
COP-1 (Communications Operation Procedure-1) : 지상에서 명령 프레임을 보내면, 우주선은 "몇 번 프레임까지 잘 받았다"고 확인 신호를 다시 지상으로 보낸다. 만약 지상에서 이 확인 신호를 못 받으면 해당 명령을 재전송하는 것이다.
[가변길기와 비주기적 전송]
명령은 일정한 크기X & 계속해서 보낼 필요X
즉, 필요할 때에만 명령을 보내면 된다.
가변 길이 프레임: 명령 길이에 맞춰 프레임 크기를 다르게 할 수 있어서, 짧은 명령을 보낼 때 데이터 낭비가 없다.
비동기/비주기적 전송: TM처럼 끊임없이 데이터를 보내는 것이 아니라, 명령이 필요할 때만 프레임을 전송한다.
[채널 세분화를 위한 MAP ID]
TC 프로토콜 또한 Cirtual Channel을 사용하여 명령의 종류를 구분한다. 여기에 하나의 가상 채널을 더 잘게 나눌 수 있는 기능이 존재한다.
MAP ID(Multiplexer Access Point ID): 하나의 가상 채널 안에서, 자세 제어팀/전력 관리팀 등 여러 팀이 보내는 명령이 서로 섞이지 않도록 논리적인 통로를 한 번 더 나눠주는 식별자이다. 이를 통해 각 팀은 서로의 명령 순서에 영향을 주지 않고 독립적으로 명령을 보낼 수 있다.
3. Advancded Orbitibg Systems Protocol
국제우주정거장(ISS)나 최신 지구 관측 위성처럼, 대용량 데이터를 실시간으로 주고받기 위한 것이다.
AOS란 낱말의 존재 이유 -> 대용량 데이터를 빠르게 처리 하기 위함
[대용량,고속 Data Stream에 최적화]
고정 길이 프레임: TM과 마찬가지로 고정 기링 프레임을 사용하여 고속으로 쏟아지는 데잍 스트림을 안정적으로 동기화하고 처리한다.
양방향 통신: TM/TC와 달리 AOS는 양방향 링크에서 사용될 수 있도록 설계되었다.
주요 사용처: 실시간 비디오/오디오 전송, 고해상도 위성 이미지, 대규모 과학 실험 데이터 등 고속 통신이 필수적인 임무에 사용된다.
[Insert Zone을 통한 데이터 효율성 극대화]
대용량 데이터가 흘러가는 주 데이터 영역(VCA_SDU)과는 별개로, 프레임 안에 Insert Zone이라는 공간이 존재한다.
기능: 대용량 데이터 스트림을 방해하지 않으면서 작고 긴급한 제어 정보 및 저속 원격측정 데이터 패킷을 함께 실어 보낼 수 있다.
예를 들어,, 고화질 비디오를 계속해서 내려받는 와중에 짧은 상태 보고나 명령을 보내야 할 경우, 이를 위한 별도의 채널을 할당하는 것은 비효율적이다. 따라서 이 인서트 존을 통해 큰 데이터 흐름에 "끼워 넣어서_insert" 효율성을 높이는 것이다.
[신뢰성은 상위 계층에 위임]
TM과 마찬가지로 재전송 기능이 없다. 고속으로 데이터를 끊임없이 전송하는 것이 우선이기 때문이다. 따라서 신뢰성이 필요하다면, 상위 계층 프로토콜이 그 역할을 담당해야 한다.
