Communication Data Format Design for LEO Satellite with Packet Utilization Standard

Packet Utilization 개념을 이용한 저궤도 위성의 데이터 통신 포맷 설계

The conventional telemetry system of Korean low-earth orbiting satellites has certain limitations in accommodating various missions. As the payload becomes complex, it requires very complicated operational concepts in terms of telemetry. With the current design, the telemetry formats have to be rebuilt whenever new payloads or operation concepts are involved, and many constraints in operation shall be produced due to the lacks of its flexibility. As the capability and performance of a satellite have been improved, the communication structure of the satellite should be improved to gather more telemetry data. For the efficiency of data handling, it is necessary to change the grid based telemetry system in which the downlink interval and types for telemetry was limited. Comparing the fixed data map such as grid type, the packet based telemetry system can be operated as flexible and various types of packet can be designed such as the dump packet and the event packet. The sequence of the packets can be modified or newly defined to manage the massive satellite state of health data. In this paper, a new strategy for the telemetry development partially derived from PUS (Packet Utilization Standard) of European Space Agency, which provides enhanced features for the accommodation of payloads & operational requirements, is presented.

저궤도위성의 프로그램 운영의 목적에 따라위성의 탑재체를 외부에서 개발하여 위성 버스에 장착하게 된다. 이때 탑재체의 원격텔레메트리 시스템이 위성버스시스템에 설계된 기존 원격텔레메트리 형태에서 벗어난 새로운 형태를 가질 경우, 기존 원격텔레메트리 시스템에 이를 쉽게 반영하기 힘들었으며, 위성 전체 원격텔레메트리 운영 구조가 기형적인 형태를 가지게 되었다. 즉, 기존 원격텔레메트리 구조와 변경된 구조가 동식에 존재하면서 위성 시험 및 관리, 탑재소프트웨어 개발 면에서 여러 가지 어려움이 제기되었다. 따라서 탑재체의 원격텔레메트리 시스템의 변경에 유연하게 대응할 수 있는 원격텔레메트리 시스템 개발이 필요하다. 또한 저궤도위성의 성능이 고도화됨에 따라 텔레메트리 데이터가 크게 증가하여기존의 텔레메트리 운용 시스템에서는 이들을 효과적으로 수용할 수 없었다. 원격텔레메트리를 전송하는 단위가 고정된 그리드 (Grid) 구조인 텔레메트리전송 체계는 설계상의 오류 발생 가능성이 크며 설계가 진행됨에 따라 새로운 텔레메트리를 전송받기 위해 그리드 전체를 변경해야 했다. 그리드 방식에서는 Dump 데이터의 운용 역시 많은 제한을 받았다. 이러한 약점을 보완하기위해 최근 유럽에서 인공위성의 텔레메트리 운용에 이용하고 있는PUS (Packet Utilization Standard) 개념을 검토하여 차세대 저궤도위성의 데이터 처리에 이용하고자 한다. 이 개념을 바탕으로 기존 위성 텔레메트리 시스템에서는 제한적으로 사용되었던 Dump 데이터 전송 및 Event 운용을 위성상태데이터와 별도로 운영 할 수 있게 설계 하였고, 대량의 위성상태데이터를 효율적으로 운영할 수 있도록 Packet 단위의 위성텔레메트리 시스템을 설계하였다.