JERG-2-402
限定なし

AOS データリンクプロトコル
設計標準

2019 年 5 月 30 日

初版

宇宙航空研究開発機構

免責条項
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発行〒305-8505 茨城県つくば市千現 2-1-1
宇宙航空研究開発機構 安全・信頼性推進部
JAXA（Japan Aerospace Exploration Agency）

JERG-2-402
目 次
1 はじめに .................................................................... 1
1.1 目的..................................................................................................................................... 1
1.2 構成..................................................................................................................................... 1
1.3 関連文書 ............................................................................................................................. 1
1.4 略語..................................................................................................................................... 1
1.5 用語の定義 .......................................................................................................................... 2

2 プロトコルに適用する CCSDS 標準文書と標準の概要 ............................... 3
2.1 アーキテクチャ .................................................................................................................. 3
2.2 適用標準規格 ...................................................................................................................... 5
2.3 パケット伝送の原理 ........................................................................................................... 5
2.4 データリンクプロトコル副層 ............................................................................................. 7
2.5 同期・チャネルコーディング副層 ..................................................................................... 9

3 サービス・オプション規格の概要とのその適用標準 .............................. 11
3.1 AOS スペースリンクプロトコル ........................................................................................ 11
3.1.1 サービス .................................................................................................................... 11
3.1.1.1 概要 .................................................................................................................... 11
3.1.1.2 標準 .................................................................................................................... 16
3.1.1.3 理由 .................................................................................................................... 16
3.1.2 AOS トランスファフレーム ........................................................................................ 17
3.1.2.1 宇宙機識別子 (Spacecraft ID)......................................................................... 17
3.1.2.2 仮想チャネル識別子 (VCID) .............................................................................. 17
3.1.2.3 Virtual Channel Frame Count .......................................................................... 18
3.1.2.4 Replay Flag ....................................................................................................... 18
3.1.2.5 Header と Frame の Error Control ................................................................. 18
3.2 同期・チャネルコーディング ........................................................................................... 19
3.2.1 概要 ........................................................................................................................... 19
3.2.2 符号の種類 ................................................................................................................ 19
3.2.3 標準 ........................................................................................................................... 20
3.2.3.1 適用符号 ............................................................................................................. 20
3.2.3.2 副層内の構造...................................................................................................... 21
3.2.3.3 リード・ソロモン符号 ....................................................................................... 21
3.2.3.4 擬似ランダマイズ .............................................................................................. 23
3.2.3.5 同期マーカ ......................................................................................................... 24
3.2.3.6 畳み込み符号...................................................................................................... 24
3.2.3.7 注意事項 ............................................................................................................. 25
3.3 宇宙機時刻の伝送 ............................................................................................................. 26
3.3.1 パケット方式 ............................................................................................................. 26
3.3.2 フレーム方式 ............................................................................................................. 26

付録 1： E=16, 32 ビット整数倍短縮コードの場合の各部データ長 ................... 27
付録 2： 宇宙機（連接符号使用）で使用する管理パラメータ（推奨） ............... 28
付録 3： 図 3.2.2-2 の見方 ..................................................... 28ii

JERG-2-402
1 はじめに
1.1 目的
本文書は、CCSDS のブルーブックを適用し、グリーンブックを含み JERG-2-400: 通信設
計標準のもつ選択肢やオプションに対する利用上の標準である(通信の標準は JERG-2-400:
通信設計標準の規定による)。なお、スペースリンクサブネットワークにおける AOS データ
リンクプロトコルに適用する標準は JERG-2-400:通信設計標準に規定してある。
1.2 構成本文書の構成を以下に示す。

2 章：AOS データリンクプロトコルに適用する CCSDS 標準文書と標準の概要を示す。
3 章：サービスなどの標準の選択方法、オプションの選定、注意事項などを示す。
1.3

関連文書

以下に、参考文書を示す。版（バージョン）の指定の無い文書は最新版を適用すること。
[1] JERG-2-400：通信設計標準[2] CCSDS 732.0-B-2 -S ：AOS Space Data Link Protocol[3] CCSDS 131.0-B-2-S ：TM Synchronization and Channel Coding[4] “Registries.”Space Assigned Number Authority (SANA).
http://sanaregistry.org/r/[5] CCSDS 133.0-B-1 ：Space Packet Protocol[6] CCSDS 130.0-G-3 ：Overview of Space Communications Protocols[7] CCSDS 130.2-G-3 ：Space Data Link Protocols - Summary of Concept and Rationale[8] CCSDS 130.1-G-2 ：TM Synchronization and Channel Coding - Summary ofConcept and Rationale[9] CCSDS 413.0-G-2-S ：Bandwidth Efficient Modulations: Summary of Definition,
Implementation and Performance[10] CCSDS 232.0-B-3 ：TC Space Data Link Protocol[11] CCSDS 700.0-G-3 ：Advanced Orbiting Systems, Networks and Data Links: Summaryof Concept, Rationale and Performance[12] CCSDS 301.0-B-4 ：Time Code Formats[13] CCSDS 232.1-B-2 ：Communications Operation Procedure-1[14] ECSS-E-HB-50A: Communications Guidelines[15] ECSS-E-ST-50-05C Rev.2 : Radio Frequency and Modulation[16] ECSS-E-ST-50-03C : Space Data Links – Telemetry Transfer Frame Protocol[17] ECSS-E-ST-50-01C : Space Data Links – Telemetry Synchronization and Channel
Coding1.4 略語以下に、この文書で使用する略語を示す。
AOS

Advanced Orbiting Systems

ASM

Attached Sync Marker

B_PDU

Bitstream Protocol Data Unit

1

JERG-2-402
CADU

Channel Access Data Unit

CCSDS

Consultative Committee for Space Data Systems；宇宙データシステム諮問委員会

CLCW

Communications Link Control Word

；通信回線制御語

COP-1

Communications Operation Procedure-1

ECSS

European Cooperation for Space Standardization

GVCID

Global Virtual Channel IdentifierID

Identifier

；識別子

LDPC

Low Density Parity Check；低密度パリティ検査

MC

Master Channel；マスタチャネル

MCF

Master Channel Frame；マスタチャネルフレーム

MCID

Master Channel Identifier；マスタチャネル識別子

M_PDU

Multiplexing Protocol Data Unit

OCF

Operational Control Field；運用制御領域

OSI

Open Systems Interconnection；開放型システム間相互接続

PDU

Protocol Data Unit

；プロトコルデータユニット

R-S

Reed-Solomon；リード・ソロモン

SANA

Space Assigned Number Authority

SAP

Service Access Point；サービスアクセスポイント

SCID

Spacecraft Identifier；宇宙機識別子

SDU

Service Data Unit

；サービスデータユニット

TC

Telecommand；テレコマンド

TFVNTransfer Frame Version Number；トランスファフレームバージョン番号TM

Telemetry；テレメトリ

VC

Virtual Channel；仮想チャネル

VCA

Virtual Channel Access；仮想チャネルアクセス

VCDU

Virtual Channel Data Unit

；仮想チャネルデータユニット

VCF

Virtual Channel Frame；仮想チャネルフレーム

VCID

Virtual Channel Identifier；仮想チャネル識別子

1.5 用語の定義
この文書で使用する用語は、関連文書[1]で定義した用語と同じである。

2

JERG-2-402
2 プロトコルに適用する CCSDS 標準文書と標準の概要
2.1 アーキテクチャ
AOS データリンクプロトコルは、宇宙機と地上局または宇宙機と宇宙機間のスペースリン
クサブネットワーク 1において、テレメトリを伝送する伝送路 2に適用するプロトコルである。
AOS データリンクプロトコルは、OSI 参照モデルの第 2 層(データリンク層)に相当するプ
ロトコルである。
AOS データリンクプロトコルは OSI 参照モデルの第 2 層をデータリンクプロトコル副層と同期・チャネルコーディング副層の 2 つの副層で構成する(図 2.1-1)。
OSI 参照モデル

CCSDS AOS
データリンクプロトコル

上位層

データリンクプロトコル副層
データリンク層
同期・チャネルコーディング副層
CCSDS 732.0-B-2-S Figure 2-1

物理層

図 2.1-1

OSI 参照モデルと AOS データリンクプロトコル

図 2.1-2 にスペースデータシステムにおける AOS のプロトコル構成を示す。エンドツーエ
ンドプロトコル(ネットワーク層)は、スペースパケットプロトコル(関連文書[5])を適用する。
ペイロード/サブシステム

宇宙機運用管制等

ユーザ
アプリケーションネットワーク層
Network Layer

搭載通信データ処理系

スペースパケット
プロトコル

スペースパケットプロトコル
(中継)

オンボード
バス
プロトコル

オンボード
バス
プロトコル

データリンク層

データリンクプロ
トコル副層
AOS データリン
クプロトコル

データリンクプロ
トコル副層
AOS データリン
クプロトコル

同期・チャネル
コーディング副層
TM 同期・チャネル
コーディング

同期・チャネル
コーディング副層
TM 同期・チャネル
コーディング地上
ネットワークプロトコル

RF &変調RF &変調オンボードサブネットワーク

地上
ネットワーク
プロトコル

物理層

物理層

物理層
Physical Layer

スペースパケット
プロトコル

スペースパケットプロトコル(中継)

データリンク層

データリンク層
Data Link Layer

ユーザ
アプリケーション

地上局設備

スペースリンクサブネットワーク

地上サブネットワーク：通信ノード：プロトコルエンティティ

図 2.1-2

スペースデータシステムにおける AOS のプロトコル構成

図 2.1-3 に AOS Data Link Layer(AOS Data Link Protocol Sublayer と AOS Sync. and1
2

中継機能を提供する一つまたは複数の中間の開放型システムの集合。
伝送路はシンプレックスである。
3

JERG-2-402
Channel Coding Sublayer)の PDU(Protocol Data Unit)を示す。

Sending End of AOS Space Link

Receiving End of AOS Space Link

ネットワーク層
Network Layer

ネットワーク層
Network Layer
AOS Transfer Frame

データリンクプロトコル副層
Data Link Protocol Sublayer

データリンクプロトコル副層
Data Link Protocol Sublayer

同期・チャネルコーディング副層
Sync. and Channel Coding Sublayer

同期・チャネルコーディング副層
Sync. and Channel Coding Sublayer

物理層
Physical Layer

物理層
Physical Layer(a) 層と PDU

M_PDU, B_PDU or VCA_SDU

Transfer
Frame
Primary
HeaderTransfer
Frame
InsertZone(Optional)

Transfer Frame
Data Field

6 or 8 octets

VariesVariesOCF_SDU

Transfer Frame
Trailer(Optional)
Operational
Control Field(Optional)

Frame Error
Control Field(Optional)

4 octets

2 octets

CCSDS 732.0-B-2-S Figure 4-1

Transfer Frame Primary Header
Master Channel ID
Transfer
Spacecraft
Frame
ID
VersionNumber

VirtualChannelID

VirtualChannel
Frame
Count

ReplayFlag

2 bits6 bits

24 bits

1 bit

8 bitsSignaling Field
VC
Reserved
Frame
Spare
Count
Usage
Flag
1 bit
2 bitsReserved
Spare

First
HeaderPointer

5 bits

11 bits

Frame
HeaderError
Control(Optional)

4 bits

16 bits

CCSDS 732.0-B-2-S Figure 4-2(b) AOS Transfer Frame

M_PDU Header

VC
Frame
Count
Cycle

M_PDU Packet Zone
Space
Packet#k+1

End ofPrevious
Space Packet #k(c) M_PDU

・・・

Space
Packet#m

Start ofSpace Packet#m+1

CCSDS 732.0-B-2-S Figure 4-3

M_PDU Header
Reserved
Spare

Bitstream
Data
Pointer2 bits

14 bits

B_PDU Bitstream Data Zone(d) B_PDUCCSDS 732.0-B-2-S Figure 4-4

図 2.1-3 Protocol Data Unit(PDU)

4

JERG-2-402
2.2 適用標準規格
表 2.2-1 に AOS スペースデータリンクに適用する標準規格を示す。
表 2.2-1

AOS データリンク層に適用する標準規格
標準適用規格CCSDS スタンダード(ブルーブック)
データリンク副層の規格

同期・チャネルコーディング
副層の規格使用する ID のサマリ

CCSDS 732.0-B (関連文書 [2] )AOS Space Data Link Protocol
CCSDS 131.0-B (関連文書 [3] )TM Synchronization and Channel Coding
SANA (関連文書 [4] )レポート(解説)書(グリーンブック)CCSDS 700.0-G (関連文書 [11])AOS Summary ofConcept and Rationale and Performance
CCSDS 130.1-G (関連文書 [8] )TM Synchronization and Channel
Coding - Summary of Concept
Rationale---Space Link Identifiers

CCSDS 130.0-G (関連文書 [6] )Space Link Protocol の解説---

Space Data Link の解説

Overview of Space
Communication Protocols
CCSDS 130.2-G (関連文書 [7] )---Space Data Link ProtocolsSummary of Concept and Rationale

関連文書[4]は通信で使用する各種の ID(Identifier)(関連文書[2]-[3]で使用する ID を含む)をまとめて規定した URL である。
関連文書[6]は、通信において CCSDS の各種プロトコルがどのような組合せで使用するかを示した文書である。
関連文書[7]は、スペースデータリンクに使用する TC、TM、AOS(関連文書 [2] )の各スペ
ースデータリンクプロトコルおよび COP-1(関連文書 [13] )の概要を示した文書である。
2.3 パケット伝送の原理
伝送の最小単位は Space Packet(以下、パケットと言うこともある)であり、パケットの伝送が基本である。図 2.3-1 にパケット伝送の原理を示した図 3を示す。チャネルコーディ
ングは連接符号を使用する宇宙機で記載してある。
(1) 可変長のパケットを多重化する(一列に並べる)。
(2) 多重化したパケット列を一定間隔で区切り M_PDU(固定長)を生成する。
(3) 固定長のトランスファフレームで一つの M_PDU を伝送する。
(4) トランスファフレームに誤り訂正用のリード・ソロモン符号を付加する。リード・ソロモン符号を付加したトランスファフレームを Codeblock と呼ぶ。
(5) Codeblock を受信機のビット同期確保用にランダマイズする。ランダマイズした
Codeblock を Randomized Codeblock と呼ぶ。
(6) Randomized Codeblock にトランスファフレームの先頭を意味する ASM(AttachedSync. Marker)を付加する。ASM を付加した Randomized Codeblock を CADU(Channel
Access Data Unit)と呼ぶ。
(7) CADU を一列につなげる。
(8) 一列になった CADU を畳み込み符号化する(誤り訂正用)。これを Channel Symbol と呼ぶ。
(9) Channel Symbol に RF 変調方式に応じて符号化変調を行い RF 変調する。

3

送信側(Sending End)で記載してある。受信側(Receiving End)はこの図と矢印の方向が逆
になる。
5

and

JERG-2-402(1)はネットワーク層、(2)から(3)はデータリンク副層、(4)から(8)は同期・チャネルコーディング副層、(9)は物理層の機能である。

ユーザ A
ユーザ B
ネットワーク層Space Packet
Space Packet

Space Packet

Space Packet

ユーザ C：Space Packet を一列に並べる。

データリンクプロトコル副層：一定間隔で区切る。

M_PDU

(注 1)
M_PDU Packet Zone

M_PDU Header

Transfer Frame
Transfer Frame Data Field
Transfer Frame Header

データリンク層

OCF_SDU (CLCW)(Optional)

(注 2)

(注 3)

CodeblockTransfer Frame Trailer (Optional)

R-S

同期・チャネル
コーディング副層

RS: Reed-Solomon Check Symbols

Randomized Codeblock
Randomized
Channel Access Data Unit (CADU)
ASM
ASM: Attached Sync Marker

CADU

CADU

Channel Symbol

CADU：CADU を一列に並べる。

Convolutional Encoding (optional)
Code Modulation

物理層
RF Modulation
注 1： M_PDU の生成中に伝送する Space Packet が無くなった場合、Idle Packet を挿入して M_PDU を完成させる。
注 2：伝送する M_PDU は無いが、OCF_SDU(CLCW)は伝送する場合、Idle M_PDU を挿入する。
注 3：伝送する M_PDU および OCF_SDU(CLCW)は無いが、受信側のフレーム同期の捕捉・維持を行うために Idle Transfer Frame を挿入する。

図 2.3-1 AOS スペースパケット伝送の原理図

6JERG-2-402
2.4 データリンクプロトコル副層
データリンクプロトコル副層の特徴的な事項を以下に示す。
(1) Service• 伝送の基本はパケット(SDU: Service Data Unit)であるが、他の SDU も伝送する。
これらは Service として定義される。
• パケットを伝送する Packet Service の他に、Bitstream、Virtual Channel Access(VCA)Service、Virtual Channel Operational Control Field(VC_OCF) Service、
Virtual Channel Frame(VCF) Service、Master Channel Frame(MCF) Service)および Insert Service がある。
(2) Transfer Frame• SDU は Transfer Frame で伝送する。
Transfer Frame は、Master Channel と Virtual
Channel で伝送する。
(3) Channel• Channel の構成を図 2.4-1 に示す。
• 一つの宇宙機には、一つまたは複数の RF Link が存在する。 RF Link とは物理チ
ャネル(Physical Channel)である。この物理チャネルは物理チャネル名(PhysicalChannel Name)で識別する。
• 物理チャネルは Transfer Frame を伝送する。
• 物理チャネルは、論理的に、一つまたは複数の Master Channel で構成することができる。Master Channel とは、Transfer Frame Version Number(TFVN) 4 とSpacecraft Identifier(SCID) 5で識別された論理チャネルである。TFV+SCID を
Master Channel Identifier(MCID)と言う。Master Channel は SCID ごとの Channel
を作ることが目的である。
• 一つの Master Channel は、論理的に、一つまたは複数の Virtual Channel で構
成 す る こ と が で き る 。 Virtual Channel と は 、 MCID と Virtual Channel
Identifier(VCID) で 識 別 さ れ た 論 理 チ ャ ネ ル で あ る 。 MCID+VCID を Global
Virtual Channel Identifier(GVCID)と言う。Virtual Channel は伝送の優先度・伝送速度や伝送品質の異なる Chanel を作ることが目的である。
• TFVN、SCID、VCID は Transfer Frame Primary Header の情報である。
(4) 論理チャネルの多重化• 多重化の構成を図 2.4-2 に示す。
• Transfer Frame は 2 つの多重化を行う。Virtual Channel の Transfer Frame は
VCID で多重化されて Master Channel の Transfer Frame になる。Master Channelの Transfer Frame は MCID で多重化されて Physical Channel の Transfer Frameになる。
• なお、多くの宇宙機は一つの SCID を持つ。この場合、Master Channel は一つであり、多重化は VCID による多重化のみとなる。

4

Transfer Frame は TFVN(Transfer Frame Version Number)で識別される複数種類がある(AOS の TFVN は 2 である)(関連文書[4])。
5
一つの宇宙機が持つ SCID(Spacecraft Identifier)は一つとは限らない。
7

JERG-2-402

Data Link
Layer

Data Link
Layer

Physical Layer

Physical Channels(RF Links)
Master Channels (MC)
Virtual Channels (VC)

Spacecraft

Identified by GVCID
Identified by MCID

：Physical：Logicale.g. X-Band Link, S-Band Link

Physical Channel
Master Channel
Virtual Channel: one or more Physical Channels / Spacecraft: one or more Master Channels / Physical Channel: one or more (max 64) Virtual Channels / Master Channel

MCID = TFVN + SCIDGVCID = MCID + VCID = TFVN + SCID + VCID
MCID
SCID
TFVN

: Master Channel Identifier: Spacecraft Identifier: Transfer Frame Version Number

図 2.4-1

GVCID
VCID

: Global Virtual Channel Identifier: Virtual Channel Identifier

Channel の構成

Virtual Channel
Identified by GVCID
VCID

VCID

Master Channel
Identified by MCID
MCID
Physical Channel
Identified by Physical Channel Name：Multiplexer/Demultiplexer
CCSDS 732.0-B-2-S, Figure 2-2

図 2.4-2 論理チャネルの多重化

8

JERG-2-402
2.5 同期・チャネルコーディング副層
同期・チャネルコーディング副層の特徴的な事項を以下に示す。
(1) RF 回線 ( チャネルコーディング無し ) のままであると、 User Application の
一般 要求である Error Free を満足できない。そのために、チャネルコーディングを行い、その符号の符号化利得で User Application の BER を Error Free に近づける。
なお、
一般的に言う符号化は Channel Coding(チャネルコーディングまたは伝送路符号化)と Code Modulation(符号変調)がある。
前者は伝送に必要な符号化であり、一般に符号化利得(Coding Gain)がある。RF 変調方式には依存しない。
一方、後者は RF 変調方式に必要な符号化であり、変調方式に依存する符号化である(例えば、PM 変調時の Biφ-L や PSK 変調時の Differential Encoding である) 6。この CodeModulation は Physical Layer で規定される。
一般に、符号化を行う前を Bit、符号化後を Symbol と言う。この場合、符号化とは Channel
Coding のことか Code Modulation のことかの定義が異なるので注意を要する。
CCSDS は Code Modulation 後が Symbol(図 2.5-1) 7であり、ECSS は Channel Coding 後がSymbol(図 2.5-2) 8である。
Bit と Symbol の表記は、機関、組織、技術分野等において、異なった意味で使われることがある。プロジェクトは Bit と Symbol の定義を明確にして使用すること。

注
Channel Coding

Code Modulation

注

注：本編者記入。

図 2.5-1 CCSDS の Bit and Symbol Terminology

6

8 相 QPSK 時の Trellis 符号は符号化利得があるが、変調方式に依存するので CodeModulation に部類することが一般的である。
7
関連文書[9]の Figure 2-1:Bit and Symbol Terminology
8
関連文書[15 ]の Figure 6-2 Symbol Rate Reference Point
9JERG-2-402
Channel Coding注

注
Code Modulation

注：本編者記入。

図 2.5-2 ECSS Symbol Rate Reference Point

10JERG-2-402
3 サービス・オプション規格の概要とのその適用標準
3.1 AOS スペースリンクプロトコル
3.1.1 サービス
3.1.1.1 概要
関連文書[2]に定義されたサービスの種類を表 3.1.1.1-1 に、副層内プロトコル構成を図3.1.1.1-1 に示す。

表 3.1.1.1-1

AOS スペースリンクのサービス

Service

Service Type
非同期

Service Data Unit
Space Packet

Bitstream
Virtual Channel Access(VCA)
Virtual Channel Operational
Control Field (VC_OCF)
Virtual Channel Frame(VCF)
Master Channel Frame(MCF)
Insert

非同期または周期的
非同期または周期的Bitstream Data
VCA_SDU

SAP Address
GVCID + Packet
Version Number
GVCID
GVCID

非同期または周期的

OCF_SUD

GVCID

非同期または周期的Transfer Frame

GVCID

非同期または周期的Transfer Frame

MCID

周期的

IN_SDU

Physical Channel
Name

PacketGVCID=TFVN + SCID + VCIDCCSDS 732.0-B-2-S Table 2-1

MCID=TFVN + SCIDGVCID: Global Virtual Channel Identifier, TFVN: Transfer Frame Version Number, VCID: Virtual Channel Identifier,
MCID: Master Channel Identifier, SCID: Spacecraft Identifier

PacketService

Bitstream
Service

PacketProcessing

Bitstream
Processing

VC AccessService

VC_OCF
Service
VC Frame
Service

Virtual Channel Generation

MC Frame
Service

Virtual Channel Multiplexing

InsertService

PacketService

Bitstream
Service

PacketExtraction

Bitstream
Extraction

VC AccessService

VC_OCF
Service

Virtual Channel Reception
Virtual Channel Demultiplexing

Master Channel Multiplexing

Master Channel Demultiplexing

All Frame Generation

All Frame Reception

VC Frame
Service
MC Frame
Service
InsertService(b) Receiving End(a) Sending End

CCSDS 732.0-B-2-S Figure 2-5 and Figure 2-6

図 3.1.1.1-1Internal Organization of Protocol Entity

11

JERG-2-402
図 3.1.1.1-2 はプロトコルチャネルツリーを示す。
図 3.1.1.1-3 はアドレッシング(チャネル間の ID の関係)を示す。MCID(Master Channel
ID)は TFVN(Transfer Frame Version Number)と SCID(Spacecraft ID)であらわす。AOS のMCID は、2 ビットの TFVN(値は’01’)と 8 ビットの SCID であらわす(表 3.1.1.1-2)。

Packet Bitstream
Service Service
Packet

VC AccessService
VC_OCF
Service
Bitstream VCA_SDU
VC_OCF

Virtual Channel
Identifier by GVCIDVC Frame
Service

Master Channel
Identifier by MCID

MC_OCF
Service

VC Frame
VCID

Physical Channel
Identifier by PhysicalChannel name

MC_OCFMC Frame
Service
InsertService

MC Frame
MCID

CCSDS 732.0-B-2-S Figure
2-2

GVCID = MCID + VCID=TFVN + SCID + VCIDMCID = TFVN + SCIDGVCID: Global Virtual Channel Identifier
MCID: Master Channel Identifier
VCID: Virtual Channel Identifier
SCID: Spacecraft Identifier

Insert_SDU

All Frames

図 3.1.1.1-3 Addressing (Relation ship between channels): Commutator / Decommutator: Multiplexer / Demultiplexer
CCSDS 732.0-B-2-S Figure 2-7
図 3.1.1.1-2 AOS Space Data Link Protocol Channel Tree
表 3.1.1.1-2 SLDP の MCID
MCID

SLDP

TFVN

SCID

TC

Number 1 (’00’)

10 bits

TM

Number 1 (’00’)

10bitsAOS

Number 2 (’01’)

8bits

SLDP: Space Data Link Protocol
MCID: Master Channel ID
TFVN: Transfer Frame Version Number
SCID: Spacecraft ID

3.1.1.1.1 Packet Service(1) Space Packet を伝送する。
(2) Packet Service(パケットサービス)は、仮想チャネル毎(GVCID 毎)に，多重化した
スペースパケット(Idle Packet を含む)を一定間隔に区切り(M_PDU Packet Zone)、
パケット先頭位置を示すヘッダ(M_PDU Header)を付加して M_PDU を生成する(図3.1.1.1.1-1)。
(3) M_PDU は AOS Transfer Frame の Transfer Frame Data Field で伝送する。
(4) AOS Transfer Frame は、他の AOS Transfer Frame と多重化して伝送する。

12

JERG-2-402

Space Packet

Space Packet

Space Packet

Space Packet

Space Packet

M_PDU
M_PDU Packet Zone

M_PDU
Header

M_PDU Packet Zone

M_PDU
Header

M_PDU Packet ZoneAOS Transfer Frame
Transfer Frame
Primary Header

Transfer Frame
Data Field

Transfer Frame
Insert Zone
(Optional)

Transfer Frame
Trailer (Optional)
Operational
Control Field(Optional)

Frame Error
Control Field(Optional)

図 3.1.1.1.1-1 スペースパケットの伝送 (Packet Service)

3.1.1.1.2 Bitstream Service(1) 利用者が独自に生成したビット列(Bitstream)を伝送する。一つの Virtual Channel
で一利用者のみが利用できる。
(2) Bitstream Service(ビットストリームサービス)は、ビット列を一定間隔に区切り(B_PDU Bitstream Data Zone)、ビット列終了位置を示すヘッダ(B_PDU Header)を付加して B_PDU を生成する(図 3.1.1.1.2-1)。
(3) B_PDU は AOS Transfer Frame の Transfer Frame Data Field で伝送する。
(4) この AOS Transfer Frame は、他の AOS Transfer Frame と多重化して伝送する。

Bitstream
終了
B_PDU
B_PDU Bitstream
Data zone

B_PDU
Header

B_PDU Bitstream
Data zone

B_PDU
Header

B_PDU Bitstream
Data zone

AOS Transfer Frame
Transfer Frame
Primary Header

Transfer Frame
Insert Zone
(Optional)

Transfer Frame
Data Field

Transfer Frame
Trailer (Optional)
Operational
Control Field(Optional)

Frame Error
Control Field(Optional)

図 3.1.1.1.2-1 ビット列(Bitstream)の伝送 (Bitstream Service)

注意事項
・ビットストリームサービスは、単にビット列を伝送するのみである。従って、データの区切り(例：フレーム同期パターンの付加)やデータ区切りの検出(例：フレーム同期)は、ビットストリームサービスを利用する側で行うこと。
・ビットストリームサービスは、アナログ信号(例：映像信号や音声等)を量子化しただけのデータを伝送するような場合に使用する。但し､パケットを生成できるならば、パケットサービスを使用したほうがサービス利用者の処理が容易になる。このサービスは、パケット生成を行っていない既開発品を使用するような場合に使用する。
13

JERG-2-402
3.1.1.1.3 Virtual Access (VCA) Service(1) 利用者が独自に生成した固定長データを伝送する。一つの Virtual Channel で一利用者のみが利用できる。
(2) CCSDS に は 無 い 独 自 の プ ロ ト コ ル で 生 成 し た 8 ビ ッ ト 整 数 倍 デ ー タ ( 固 定長)(VCA_SDU)を伝送する場合は、この仮想チャネルアクセルサービス(Virtual
Channel Access (VCA) Service) を使用する(図 3.1.1.1.3-1)。
(3) VCA Service(仮想チャネルアクセルサービス)は、利用者が生成した VCA_SDU を AOS
Transfer Frame の Transfer Frame Data Field で伝送する。
(4) この AOS Transfer Frame は、他の AOS Transfer Frame と多重化して伝送する。
VCA_SDU
Octet String

AOS Transfer Frame
Transfer Frame
Data Field

Transfer Frame
Primary Header

Transfer Frame Trailer(Optional)
Operational
Control Field(Optional)

Frame Error
Control Field(Optional)

図 3.1.1.1.3-1 8 ビット整数倍データの伝送(Virtual Channel Access (VCA) Service)
注意事項
・利用者が生成する VCA_SDU(固定長)のデータ内部構造は、任意である。VCA_SDの構造、伝送の完全性等は、このサービスの利用者の責任において設計すること。
3.1.1.1.4 Virtual Channel Operational Control Field (VC_OCF) Service(1) COP-1 の CLCW(関連文書[10,13])を伝送する。
(2) VC_OCF Service(VC_OCF サービス)は、CLCW を AOS Transfer Frame の Transfer Frame
Trailer Operational Control Field で伝送する(図 3.1.1.1.4-1)。
(3) この AOS Transfer Frame は、他の AOS Transfer Frame と多重化して伝送する。
OCF_SDU
CLCW

Transfer Frame
Transfer Frame
Primary Header

Transfer Frame
Insert Zone
(Optional)

Transfer Frame
Data Field

Transfer Frame
Trailer
Operational
Control Field

Frame Error
Control Field(Optional)

図 3.1.1.1.4-1 CLCW の伝送(Virtual Channel Operational Control Field (Service(VC_OCF))
注意事項
・仮想チャネルフレームサービス(Virtual Channel Frame (VCF) Service)とマ
スタチャネルフレームサービス(Master Channel Frame (MCF) Service)の AOS
Transfer Frame には適用されない(伝送できない)。
・仮想チャネルフレームサービスとマスタチャネルフレームサービスが存在す
ると、CLCW の伝送頻度は低下する。
14

JERG-2-402

3.1.1.1.5 Insert Service(1) 利用者が独自に生成した固定長データを伝送する。一つの Physical Channel で一利用者のみが利用できる。
(2) Insert Service(インサートサービス)は、全ての AOS トランスファフレームの特定領域(インサート領域：Transfer Frame Insert Zone)(固定長)を使用し利用者が生成した SDU を伝送する。AOS Transfer Frame は、他の AOS Transfer Frame と多重化して伝送する(図 3.1.1.1.5-1)。
(3) インサート領域は一定間隔で発生するので、Insert SDU は一定周期(Transfer Frameの伝送周期)で伝送される。
(4) インサート領域は、一つの物理チャネルの全 AOS トランスファフレームに存在する。
Insert SDU
Octet String

AOS Transfer Frame
Transfer Frame
Primary Header

Transfer Frame
Insert Zone

Transfer Frame
Data Field

Transfer Frame
Trailer (Optional)
Operational
Control Field(Optional)

Frame Error
Control Field(Optional)

図 3.1.1.1.5-1 音声等のリアルタイム伝送 (Insert Service)
注意事項
・インサートサービスは周期的伝送のみのサービスである(表 3.1.1.1-1)。従って、音声伝送等に使用できるが、次の注意が必要である。
・インサートサービスは､一つの物理チャネル上の全 AOS トランスファフレームにインサート領域をもつ。そのため、仮想チャネルフレームサービス(Virtual
Channel Frame (VCF) Service) およびマスタチャネルフレームサービス(Master Channel Frame (MCF) Service)との併用は出来ない。インサートサービスを使用する場合、仮想チャネルフレームサービスとマスタチャネルフ
レームサービスは使用できない。仮想チャネルフレームサービスまたはマス
タチャネルフレームサービスを使用した場合、インサートサービスは使用できない。
3.1.1.1.6 Virtual Channel Frame (VCF) Service(1) 利用者が独自に生成した固定長データを伝送する。一つの Virtual Channel で一利用者のみが利用できる。
(2) VCF Service(仮想チャネルフレームサービス)は、サービスの利用者が生成した
AOS トランスファフレームをそのまま他の AOS トランスファフレームと多重化して伝送する。
注意事項
・仮想チャネルフレームサービスの利用者は、AOS トランスファフレームを生成できる信用のおける利用者に限定される。
・一つの物理チャネルにおいて、仮想チャネルフレームサービスを使用した場合インサートサービスは使用できない。また、インサートサービスが使用されている場合、仮想チャネルフレームサービスおよびマスタチャネルフレームサービスは使用できない。

15

JERG-2-402
3.1.1.1.7 Master Channel Frame (MCF) Service(1) 利用者が独自に生成した固定長データを伝送する。一つの Master Channel で一利用者のみが利用できる。
(2) MCF Service(マスタチャネルフレームサービス)は、サービスの利用者が生成した
AOS トランスファフレームをそのまま他の AOS トランスファフレームと多重化して
伝送する。
注意事項
・マスタチャネルフレームサービスの利用者は、AOS トランスファフレームを生成できる信用の置ける利用者に限定される。
・一つの物理チャネルにおいて、マスタチャネルフレームサービスを使用した
場合インサートサービスは使用できない。また、インサートサービスが使用されている場合、仮想チャネルフレームサービスおよびマスタチャネルフレ
ームサービスは使用できない。

3.1.1.2

標準

多くの宇宙機が適用するサービスは、•

Packet Service•

VC_OCF Service； Telecommand COP-1 CLCW 伝送のみに適用。

•

Virtual Channel Access (VCA) Service； 適用する場合は宇宙機時刻伝送のみ。

を標準とする。

3.1.1.3

理由(1) 通信設計標準は、Space Packet Protocol を End to End Protocol として使用する。
したがって、Packet Service が標準である。
(2) VC_OCF Service は Telecommand に適用する COP-1 の CLCW(Communication Link
Control Word)の伝送に適用する。
(3) Virtual Channel Access (VCA) Service は、CCSDS 以外のプロトコルを使用するので(新規開発を要することがある)、JAXA では宇宙機時刻の伝送以外には使用しないことが好ましい。
(4) Bitstream Service は、 Packet を生成できない既存搭載機器用であり、極力使用しないこと。
(5) Virtual Channel (VC)Frame Service は、CCSDS 以外のプロトコルを使用すること、および生成する Frame に障害が生じると Telemetry System の障害を誘発するので、原則、使用禁止である。
(6) Master Channel (MCF) Service は、一つの宇宙機に複数の SCID が存在する場合に適用する。
(7) Insert Service は、周期的にデータをサンプリングして伝送できるが、無人宇宙機
での用途は無い。
注意事項(1) VC_OCF Service は CLCW の伝送以外には使用しないこと。

16

JERG-2-402(2) Virtual Channel Access (VCA) Service(宇宙機時刻伝送を除く)、Bitstream
Service、Virtual Channel (VC)Frame Service は、標準設備以外の機能が必要となる。そのため、もし、適用する場合は注意すること。

3.1.2

AOS トランスファフレーム

3.1.2.1
3.1.2.1.1

宇宙機識別子 (Spacecraft ID)
宇宙機識別子と宇宙機

SCID（Spacecraft Identifier；宇宙機識別子）は宇宙機を識別する識別子である。ビット長は 8 ビットであり、256 通りの宇宙機を識別できる（TC Space Data Link Protocol の
SCID は 10 ビットである）。
宇宙機の数が 256 以内であれば、SCID は重複しないように CCSDS 事務局で管理される。
しかし、宇宙機の数が 256 以上になると同じ SCID を持った宇宙機も存在する。
SCID は重複しても物理チャネル名が異なれば問題は無い。
一般に、一つの宇宙機は一つの SCID を持つが、一つの宇宙機に複数の SCID を割り付ける場合もある。例えば、一つの宇宙機に複数の独立したモジュールがあるような場合である(例：宇宙ステーション、周回機+ランダー+ローバが結合した宇宙機)。

3.1.2.1.2

宇宙機識別子と物理チャネル名

物理チャネル名(Physical Channel Name)は、Physical Channel を識別するものである。
SCID とは 1 対 1 には対応しない(2.4 節)。物理チャネルは RF Link に対応したものである。

3.1.2.2
3.1.2.2.1

仮想チャネル識別子 (VCID)
概要

一つの Master Channel は、一つまたは複数の Virtual Channel の Frames が多重化される。
VCID(Virtual Channel Identifier)は Virtual Channel を識別する識別子である。
複数の Virtual Channel を設ける理由は、前述(2.4 節)したように、伝送の優先度・伝送
速度や伝送品質の異なる Chanel を作るためである。
Virtual Channel のフレーム多重化の方法(Implementation)は規定しない。

3.1.2.2.2

標準Source User Application が発生する Space Packet は、伝送に優先度があるもの、多量のもの、伝送品質要求が異なるもの等様々である。これらの目的に合わせて、複数の Virtual
Channel を設ける。
伝送に優先度があるもの/多量のものなどに対してはフレーム多重の方式を適切に設計することで行う。例えば、各 VCID に優先度を付けて優先度制御を行う方法、ラウンドロビン(Round Robin)等である。
伝送品質の異なる複数のチャネルをつくるには、チャネルごとに、Reed-Solomon の適用/

17

JERG-2-402
非適用、Transfer Frame Header の Frame Header Error Control の適用/非適用、Transfer
Frame Trailer の Frame Error Control Field の適用/非適用で行う。但し、この標準では伝送品質の異なる複数のチャネルを使用しない。

3.1.2.3

Virtual Channel Frame Count

Virtual Channel Frame Count は、Virtual Channel 毎に Transfer Frame の伝送順番を示
す Binary Count である。
この Virtual Channel Frame Count は 24bits であるが、Count 値を長くしたい場合(例えば 1 可視でカウンタが一巡以上する等)は Signaling Field の VC Frame Count Cycle を使用する。Virtual Channel Frame Count(24bits)に上位 4bits を拡張し、計 28bits にできる。
VC Frame Count Cycle 使用の有無は Signaling Field の VC Frame Count Usage Flag で設定する。
3.1.2.4

Replay Flag

宇宙機内で非可視中にトランスファ フレームを記録(Store)して可視で再生(Replay)して伝送する場合、伝送するトランスファ フレームが Real-time トランスファ フレームか
Replay トランスファ フレームを識別する Flag である。
関連文書[2]に記載のあるように、この Flag の目的は、記録と再生で VCID が同じ場合に
Real-time Transfer Frame か Replay Transfer Frame かの識別を行うことである。
Real-time Transfer Frame と Replay Transfer Frame で VCID を変える場合は、
Replay Flagを使用しなくても良い。

3.1.2.5 Header と Frame の Error Control
Transfer Frame Primary Header の Frame Header Error Control(Optional) と Transfer
Frame Trailer の Frame Error Control Feld(Optional) の 2 つの Error Control は使用しない (Channel Coding で Reed-Solomon 符号を使用するので不要である ) 。したがって、この 2 つの Error Control Field を存在させず，Data Field として使用すること。

18

JERG-2-402
3.2

同期・チャネルコーディング

3.2.1

概要

テレメトリの同期・チャネルコーディング(Channel Coding)副層内の構造を図 3.2.1-1に示す。
Data Link Protocol Sublayer

Data Link Protocol Sublayer

Transfer Frames

Transfer Frames

Reed-Solomon or Turbo Encoding (Optional)

Reed-Solomon or Turbo Decoding (Optional)

Codeblocks or Transfer Frames
Pseudo-Random Sequence Generation (Optional)(Randomized) Codeblocks or
Transfer Frames
Attachment of Attached Sync Marker

Codeblocks or Transfer Frames
Pseudo-Random Sequence Removal (Optional)(Randomized) Codeblocks or
Transfer Frames
Frame Synchronization

Channel Access Data Units

Channel Access Data Units

Convolutional Encoding (Optional)

Convolutional Decoding (Optional)

Channel Symbols
Physical Layer

Channel Symbols
Physical Layer

CCSDS 131.0-B-2-S Figure 2-2(a) Sending End

CCSDS 131.0-B-2-S Figure 2-3(b) Receiving End

図 3.2.1-1 TM 同期・チャネルコーディング副層の構造
3.2.2

符号の種類

チャネルコーディングに使用する符号は、リード・ソロモン(Reed-Solomon )符号、ターボ(Turbo)符号、低密度パリティ検査（Low Density Parity Check)符号、擬似 PN コードによるランダマイズ(Pseudo-Random Sequence)と畳み込み(Convolutional)符号であり、いずれもオプションである。
これら符号の一般的な使い方を図 3.2.2-1 に示す 9。
リード・ソロモン符号の E はインタリーブあたりの誤り訂正能力(単位：octets)を示す。
図 3.2.2-1 における深宇宙用および近傍通信用は、JPL/NASA の火星ミッションでの使用
例がある。
(a)

Reed-Solomon(E=16, I=1,2,3,4,5,8)

Pseudo-Random

Attached Sync Marker(b)

Turbo/LDPC

Pseudo-Random

Attached Sync Marker(c)Reed-Solomon(E=8, I=1,2,3,4,5,8)

Pseudo-Random

Attached Sync Marker

Convolution

Punctured
Convolution(a) 多くの宇宙機で使用する。(b) 高符号化利得を必要とする宇宙機で使用する。
(c) 誤り訂正能力は(a)より劣るが，Transfer Frame 長を短くする目的で使用する。

図 3.2.2-1 同期・チャネルコーディング
9

ECSS は、RF 変調方式が 4D-8PQSK-TCM の場合、リード・ソロモン E=8,I=8 を適用する(関連文書[14])。
19

JERG-2-402
図 3.2.2-2 10に、リード・ソロモン符号 (E=16)、畳み込み符号、リード・ソロモン符号(E=16)と畳み込み符号の連接およびターボ符号の特性を示す。また、BER=10-5 における符号化利得を表 3.2.2-1 に示す。

CCSDS 130.1-G-2, Figure 3-5

図 3.2.2-2 リード・ソロモン符号 (E=16)、畳み込み符号、リード・ソロモン符号(E=16)と畳み込み符号の連接およびターボ符号の特性
表 3.2.2-1 各符号の符号化利得 (BER=10-5)
符号
リード・ソロモン(E=16)
畳み込み
リード・ソロモン(E=16) + 畳み込み連接符号
Code Rate 1/2
Code Rate 1/3
ターボ符号
Code Rate 1/4
Code Rate 1/6

3.2.3
3.2.3.1

符号化利得
3.5 dB
5.5 dB
7.5 dB
8.6 dB
9.3 dB
9.5 dB
9.8 dB

標準
適用符号

連接符号を使用する宇宙機は、リード・ソロモン符号(E=16)と畳み込み符号の連接を適用

する。

10

図の見方は付録 3 に示す。
20

JERG-2-402
3.2.3.2

副層内の構造宇宙機（連接符号使用）に適用する同期・チャネルコーディング(Channel Coding)副層内の構造を図 3.2.3.2-1 に示す。
Data Link Protocol Sublayer

Data Link Protocol Sublayer

Transfer Frames

Transfer Frames

Reed-Solomon (E=16) Encoding (必須)

Reed-Solomon (E=16) Decoding (必須)

Codeblocks

Codeblocks

Pseudo-Random Sequence Generation (必須)
Randomized Codeblocks

Pseudo-Random Sequence Removal (必須)
Randomized Codeblocks

Attachment of Attached Sync Marker (必須)

Frame Synchronization (必須)

Channel Access Data Units
Convolutional Encoding (Optional)

Channel Access Data Units
Convolutional Decoding (Optional) (注)(注)

Channel Symbols
Physical Layer

Channel Symbols
Physical Layer（注）使わないケースもある(a) Sending End(b) Receiving End

図 3.2.3.2-1 宇宙機（連接符号を使用する）が適用する TM 同期・チャネルコーディング副層の構造

3.2.3.3

リード・ソロモン符号

3.2.3.3.1

インタリーブ深度(I)の選定(1) 概要 11
インタリーブ(Interleave)は、バースト雑音を分散させるための伝送技術である。
インタリーブ深度(Interleaving Depth)(I)は、I=1、2、3、4、5 および 8 から選択できる。
I=1、すなわちインタリーブなし、の場合の機能を図 3.2.3.3.1-1 に示す。
Transfer Frame
1

d1

1

dk

Reed-Solomon
Encoder

Reed-Solomon
Check Symbols
1
1
P1 P2Ed および P は 8 ビットデータである。

図 3.2.3.3.1-1 インタリーブ無しの場合の機能
図

I=2、3、4、5 または 8 の場合の機能を図 3.2.3.3.1-2 に示す。
1

d1

1

dk

Reed-Solomon
Encoder

Transfer Frame
n

d1
11

×n

n

dk

関連文書[3] 4.2 g) Symbol Interleaving
21

1

P1

1

P2E
Reed-Solomon
Check Symbols

JERG-2-402

Reed-Solomon
Encoder

n

P1

n

P2E

n=2, 3, 4,5or 8
d および P は 8 ビットデータである。

図 3.2.3.3.1-2 インタリーブ有りの場合の機能
図
I=5 の場合、トランスファフレームデータは
1

d1

5

1

d1 d2

5

1

d2 dｋ

5

dｋ

リード・ソロモン チェックシンボルは
1

P1

5

1

P1 P2

5

P2

1

5

P2Ｅ P2Eである。ここで、d および P は 8 ビットデータである(Reed-Solomon Symbol, J=8)。
(2) I の選定
a インタリーブ深度は深いほどバースト誤りに対して強くなる。従って、インタリ
ーブ深度は深いほど良い。
b トランスファフレーム長は、I の値が大きいほど長くなる(長さは 3.2.3.3.3 節に示す)。RF 回線のビットレートが遅く、受信側でのデータ更新周期(=フレーム周期)が長すぎて支障をきたす場合は、データ更新周期からインタリーブ深度を選定する。
c 参考：低速テレメトリ(フレーム周期が長い；S-Band 伝送等)は I=1、高速テレメ
トリ(フレーム周期が短い；X や K-Band 伝送等)は I=5 を使用することが多い。

3.2.3.3.2

Berlekamp Type と Conventional TypeCCSDS 勧告のリード・ソロモン符号は Berlekamp Type である。Conventional Type とは図3.2.3.3.2-1 に示す関係にある。Conventional Type を使用する場合は、前後に T-1αl と Tαlを挿入すること。
詳細は、関連文書[3]の ANNEX F による。
Berlekamp R-S Encoder(Dual Basis)

I

-1

T αl

I’

Conventional R-S Encoder

C
C
C’

T αl
CCSDS 131.0-B-2-S Figure F-1

図 3.2.3.3.2-1 Berlekamp Type(CCSDS 勧告)と Conventional Type の関係
3.2.3.3.3

トランスファフレーム長

適用するリード・ソロモン符号(E=16)は (255,223)である。255 はコードブロック長、223は情報長(=トランスファフレーム長)である。255 および 223 の単位は Reed-Solomon Symbolである(1 Symbol=8bits)。

22

JERG-2-402
トランスファフレーム長はリード・ソロモン符号のインタリーブ深度(I)により定まる。
表 3.2.3.3.3-1 にインタリーブ深度(I)の値に対する Codeblock 長、Transfer Frame 長、
Reed-Solomon(R-S) Check Symbol 数を示す。
なお、Codeblock は短縮コードがある(図 3.2.3.3.3-1 参照)。これは、Transfer Frame
長を例えば 32 ビットの整数倍にしたい場合、Transfer Frame の先頭に Virtual Fill を入れて 32 ビットの整数倍にし、Virtual Fill は伝送しないという方式である。受信側は、受信した Transfer Frame の先頭に Virtual Fill(all’0’)を付加してリード・ソロモン符号のデコードを行う。一般に、32 ビットの整数倍にする(計算機で処理しやすいため)方式がよく利用される。表 3.2.3.3.3-1 には、短縮コード(32 ビット整数倍)も併記する。

表 3.2.3.3.3-1 リード・ソロモン符号のコードブロック長 単位：octets
インタリーブ
深度 I

短縮コードブロック
例：32 ビット整数倍

標準Transmitted
CodeblockTransferFrame

R-S Check
Symbols

Transmitted
CodeblockTransferFrame

R-S Check
Symbols

255
510
765
1,020
1,275
2,040

223
446
669
892
1,115
1,784

32
64
96
128
160
256

252
508
756
1,020
1,260
2,040

220
444
660
892
1100
1784

32
64
96
128
160
256

1
2
3
4
5
8

Fill
3
2
9
0
15
0

Transmitted Codeblock
標準

Sync

Transfer Frame

R-S Check
Sync
Symbols

Transmitted Codeblock, Length≠32 bits×整数
Sync

R-S Check
Sync
Symbols

32 bits×整数

Virtual Fill

短縮コードブロック(32 ビット整数倍)

Transfer Frame

Virtual Fill は 伝送しない。
Transmitted Codeblock, Length=32 bits×整数
Sync

Transfer Frame

R-S Check
Sync
Symbols

Attached Sync Marker (4 octets)
CCSDS 131.0-B-2-S, Figure

Virtual Fill 長：8 の整数倍でかつ I の整数倍の bit 長であること。

図 3.2.3.3.3-1 標準コードブロックと短縮コードブロック(32 ビット整数倍の例)

3.2.3.4

擬似ランダマイズ(1) 目的・受信側のビット同期捕捉・維持のためのビット遷移を確保するために使用する。
・受信側の畳み込み復号(一般にビタービ復号器が使われる)のノード同期確保に使用する。
(2) 適用・畳み込み符号を使用しない場合は、適用すること。
23

JERG-2-402
・畳み込み符号を使用する場合でも、適用すること。
（理由）
畳み込み符号を使用すれば、一般に、受信側のビット同期捕捉・維持のため
ビット遷移は確保できる。
しかし、畳み込み符号器の入力が’0’の連続の場合、畳み込み符号化の出力は、’‥01010101‥’となる。
畳 み 込 み 復 号 の ノ ー ド 同 期 は 、 ’ ‥ 01010101 ‥ ’ が 入 力 さ れ る と 、‥’01’’01’‥で同期する場合と‥ ‘10’’10’‥で同期する場合の確率が等しい。片方は擬似同期なので、ノード同期確率は 50％になってしまう。
そのため、擬似ランダマイズを行い、畳み込み符号器の入力が’0’の連続になることを避ける。
3.2.3.5

同期マーカ

同期マーカ(ASM; Attached Sync. Marker)は、non-turbo coded data 用の’1ACFFC1D’を適用する(図 3.2.3.5-1)。

First Transmitted Bit
Bit 00001 1010 1100 1111 1111 1100 0001 1101
Bit 31
Last Transmitted Bit
CCSDS
81

131.0-B-2-S

Figure

図 3.2.3.5-1 同期マーカ(ASM; Attached Sync. Marker)のビットパターン

3.2.3.6 畳み込み符号(1) 目的・リード・ソロモン符号はバースト誤りに強い符号であり、畳み込みはランダ
ム誤りに強 い符号である。
・この 2 つの符号の連接符号を形成することにより、バースト誤りおよびランダム誤りに対して強い符号になる。
(2) 適用・適用することを基本とする。
・ただし、畳み込み符号は符号化率が 1/2 のため、適用すると伝送帯域が 2 倍になる。2 倍になることに支障がある場合は、適用しないこともある。
(3) 注意事項
・畳み込み復号(一般にビタービ復号器が使われる)で、誤り訂正後も誤りが含まれている場合、その誤りはバースト的に現れる。
・表 3.2.3.6-1 に、Eb/No=4.4dB 時におけるビタービ復号器出力に含まれたバー
スト誤りの割合を示す(関連文書[11] Table A-2 より転載)。

24

JERG-2-402

表 3.2.3.6-1 ビタービ復号器出力に含まれたバースト誤りの長さとその発生回数 (出力 BER=1×10-5,

Eb/No=4.4dB 時)

バースト誤りの長さ(bits)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

発生の回数
(回)
0
0
0
0
1
0
0
0
1

3.2.3.7

発生の回数
(回)
5
6
10
14
14
7
17
15
3
12

バースト誤りの長さ(bits)
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

発生の回数
(回)
2
2
3
2
1
0
1
1
1
1

バースト誤りの長さ(bits)
21
22
23
24
25
26
27
28
29

注意事項

•

符号化利得が存在すると、符号化利得分だけ送信電力を低下させても同じ効果である。

•

例えば、BER=10-5 を必要とするとき、符号化利得が存在しない場合は Eb/N0=9.6dBが必要である。リード・ソロモンと畳み込みの連接符号を使用すれば、7.5dB の符号化利得があるので、Eb/N0=2.1dB で良い。図 3.2.2-2 および表 3.2.2-1 参照。

•

しかし、符号化利得はビタービ復号器以降で得られるものであり、復調器入力に対して符号化利得は無い(図 3.2.3.7-1)。Eb/N0 は復調器が復調できるための値であることが必要である。
符号化利得は無い。

復調器

ビット同期

ビタービ
復号

フレーム
同期

符号化利得
が得られる。

図 3.2.3.7-1 符号化利得の効果

25

リード・ソロモン
復号

符号化利得が得られる。

JERG-2-402
3.3

宇宙機時刻の伝送

時刻の伝送は、時刻データと Time Marker(時刻データの時点)が必要である。
Time Marker は特定の Virtual Channel の ASM を使用する。
宇宙機時刻データの伝送は、Packet Service を適用して時刻データを Packet User Data
Field で伝送する方式と、VC Access Service を適用して VCA_SDU で伝送する方式がある。
宇宙機時刻テータのフォーマットは、CUC(CCSDS Unsegmented Time Code)(関連文書[12])または GPS のフォーマットを適用する。CUC は T-Field のみでも良い。なお、 Extensionは適用しない。
3.3.1

パケット方式(1) 宇宙機側は、特定の Virtual Channel の ASM 送信時に、宇宙機時刻をサンプリング
して宇宙機時刻 Packet を生成する。同 Packet にはサンプルした Frame の FrameCount 値を付加する。(図 3.3.1-1)。
(2) Telemetry 受信側(地上)は、宇宙機時刻 Packet に付加された Frame Count 値受信により、同フレームの ASM 検出地上時刻を検索することで、宇宙機時刻サンプル時の地上時刻を知る。
(3) ASM 検出地上時刻と伝送された宇宙機時刻の差が地上時刻と宇宙機時刻の差である(伝播遅延、処理遅延を考慮すること)。
Packet Service

PacketHeader

宇宙機時刻
注1

宇宙機時刻

サンプリング時のFrame Count 値を付加する。

サンプリング

他の Packet と多重化して伝送する。

ASM

ASM

注 1：図のサンプリング位置は一例であり、サンプリング位置は各プロジェクトで定めること。

図 3.3.1-1

宇宙機時刻伝送のパケット方式

3.3.2 フレーム方式(1) 宇宙機は、宇宙機時刻伝送専用の Virtual Channel を設ける。この Virtual Channelの Frame を伝送する ASM 送信時に、宇宙機時刻をサンプリングする。サンプルした
宇宙時刻 VCA_SDU を生成し、同 Frame で伝送する(図 3.3.2-1))。
(2) Telemetry 受信側(地上)は、宇宙機時刻伝送専用の Virtual Channel の ASM 検出地
上時刻により、宇宙機が宇宙機時刻をサンプリングした地上時刻を知る。
(3) ASM 検出地上時刻と伝送された宇宙時刻の差が地上時刻と宇宙機時刻の差である(伝播遅延、処理遅延を考慮すること)。

VCA_SDU
宇宙機時刻

VC Access Service

宇宙機時刻
注1

サンプリング

ASM

宇宙機時刻伝送専用 Virtual Chanel の FrameASM

注 1：図のサンプリング位置は一例であり、サンプリング位置は各プロジェクトで定めること。

図 3.3.2-1

宇宙機時刻伝送のフレーム方式
26

JERG-2-402
付録 1： E=16, 32 ビット整数倍短縮コードの場合の各部データ長

付図 1-1 に、Reed-Solomon E=16, 32bits 適用短縮コードを使用したときの各部データ長
を示す。
A

M_PDU
MH

Packet Zone

2

AOS Transfer Frame
TFPH

CLCW

6

4

Sync

R-S Check
Symbols Sync

Transfer Frame

4

Transmitted Codeblock

B
MH: M_PDU Header (2 octets)
TFPH: Transfer Frame Primary Header (6 octets)
CLCW: Communications Link Control Word (4 octets)
Sync: Attached Sync. Marker (4 octets)

E=16、短縮コードブロック(32 ビット整数倍)

インタリーブ
深度(I)
1
2
3
4
5
8

B

(octets)(octets)

A (注 1)
Packet Zone
(octets)

Packet 伝送効率
(A/B)×100
(％)

32
64
96
128
160
256

256
512
760
1,024
1,264
2,044

208
432
648
880
1,088
1,772

81.25
84.38
85.26
85.94
86.08
86.69

Transmitted
Codeblock(octets)

Transfer
Frame(octets)

R-S Check
Symbols

252
508
756
1,020
1,260
2,040

220
444
669
892
1,100
1,784

注 1：CLCW を伝送しない場合、Packet Zone は 4 octets 長くなる。

付図 1-1 Reed-Solomon E=16, 32bits 適用短縮コード使用時の各データの長さ27

JERG-2-402
付録 2： 宇宙機（連接符号使用）で使用する管理パラメータ（推奨）付表 2-1 に宇宙機（連接符号使用）で使用する管理パラメータ値(Managed Parameter)(推奨)を示す。

付表 2-1 宇宙機（連接符号使用）で使用する管理パラメータと値
Layer
Data Link
Sublayer

Sync &
ChannelCodingSublayer

管理パラメータ
Physical Channel 数／宇宙機
TFVN
SCID 数/宇宙機
SCID
VCID 数/ Physical Channel
VCID
Data Field Content
Presence of VC_OCF(CLCW)
Packet Version Number
Maximum Packet Length
Randomizer
Coding Method
Reed-Solomon

Convolutional
ASM

E
I
Q
γ
K
Bit Pattern

値
一つまたは複数
Number 2 (’01’)
一つInteger
一つまたは複数
Number 1～64（0 to 63）
M_PDU, VCA_SDU, Idle Data
Present, Absent
Number 1(’000’)
7 octets to 65542 octets
AbsentReed-Solomon と Convolutional の連接(Concatenated)。
16 octets
5 or 13 octets (I=1 の場合)、15 octets(I=5 の場合)
1/2 bit per symbol
7 bits0001 1010 1100 1111 1111 1100 0001 1101
“1ACFFC1D”

備考

注1

注2
注2

注3

注4

注 1：Master Channel は一つである。
注 2：多くの宇宙機で使用する Service は Space Packet Service、VC_OCF Service、VCA Service の3 つである。VC_OCF Service は CLCW の伝送に使用する Service である。VCA Service は宇宙機時刻を VCA で伝送する場合に使用する Service である。
注 3：高速回線では Convolutional が使用できない場合がある(符号化率:1/2 による広帯域のため)。
注 4：32bits 整数倍長の適合短縮符号(Shortened Codeblock)である。
ASM
TFVN
SCID

E
I
Q
γ
K

：Attached Sync Marker：Transfer Frame Version Number：Spacecraft Identifier

28：Error Correction Capability：Interleaving Depth (インタリーブ深度)：Virtual Fill Length：Code Rate (符号化率)：Constraint-Length (拘束長)JERG-2-402
付録 3： 図 3.2.2-2 の見方
例として、ビットエラーレート=10-5 を得るために必要な Eb/No および符号化利得(規準：UNCODED 時に必要な Eb/No)をみる。
(1) チャネルコーディングを適用しない場合• 図の UNCODED 曲線とビットエラーレート=10-5 の交点(A)における Eb/No を読み取る。
• Eb/No=9.6dB である。
(2) 例 1：畳み込み符号(拘束長:7 ビット、符号化率:1/2)を適用する場合• 図の(7, 1/2)CONVOLUTIONAL 曲線とビットエラーレート=10-5 の交点(B)におけるEb/No を読み取る。
• Eb/No=4.1dB である。
• 符号化利得=5.5dB である。
(3) 例 2：畳み込み符号とリード･ソロモン符号の連接符号を適用する場合。
• 図の CONCATENATED CONVOLUTIONAL AND REED/SOLOMON 曲線とビットエラーレー
ト=10-5 の交点(C)における Eb/No を読み取る。
• Eb/No=2.1dB である。
• 符号化利得=5.5d+2.0dB=7.5dB である。
3.3.3 Examples of Performance of Recommended codes… It is clear from the figure that theconventional code offers a coding gain of
about 5.5dB over an uncoded system atdecoded bit error ASM
5

2.0dB

C

2.1dB

5.5dB

B

A

4.1dB

9.6dB

CCSDS 130.1-G-2, Figure 3-5
注：朱記部は本編者記入。

図 3.2.2-2 リード・ソロモン符号 (E=16)、畳み込み符号、リード・ソロモン符号(E=16)と畳み込み符号の連接およびターボ符号の特性29