關于開展空間數據傳輸領域國際標準化工作的思考

· 文|中國航天標準化研究所 周玉霞

關于開展空間數據傳輸領域國際標準化工作的思考

· 文|中國航天標準化研究所 周玉霞

航天標準國際化是航天大國走向航天強國的重要抓手。本文從分析空間數據傳輸系統領域的國際標準化現狀及發展趨勢入手，結合空間數據系統咨詢委員會（CCSDS）標準化工作進展，系統梳理國際標準制定規則與一般過程，提出了我國開展航天國際標準化工作的發展思路與重點方向，期望對在CCSDS組織開展主導性制定標準建議書提供借鑒。

空間數據系統咨詢委員會 標準化 體系結構

我國正在從航天大國向航天強國邁進，航天科研生產能力和科研水平大幅提高，航天“硬實力”已經順利進入快速提升軌道。如何同步快速提升我國航天“軟實力”，實現“兩手抓，兩手都要硬”，已經成為我們面臨的重要課題和重大挑戰。標準國際化是航天大國走向航天強國的重要標志，是“軟實力”的核心組成部分，有效支撐航天“硬實力”發展的體現。標準國際化的核心任務是主導制定國際航天標準，在國際航天領域中提升話語權和競爭力。

空間數據系統咨詢委員會（CCSDS）于1982年成立，目的是為普遍關心的空間數據系統的開發、操作和控制問題提供一個論壇，積極推進空間數據和信息系統的標準化開發，出版相關的“標準建議書”，降低世界各國空間機構空間探測的開發成本，促進國際空間任務之間的相互支持，改善空間數據的可理解性，并妥善保管數據的相關文檔，促進國際應用。

目前，我國航天國際標準化活動已跨入實質性參與階段，尤其在跟蹤研究CCSDS組織發布的標準建議書方面已經取得了突破性進展。中國國家航天局于2008年代表中國作為正式成員身份加入CCSDS組織，中國空間技術研究院、中國科學院和北京測控通信和跟蹤技術研究所也以CCSDS觀察員身份長期開展相關的跟蹤研究。如何在空間數據傳輸領域深入開展國際標準化工作，如何實質性地參與CCSDS組織活動，主導制定相關國際標準，是從事該領域的相關科研工作者需要考慮的問題，筆者結合自身工作體會，提出一些建議，供讀者參考。

一、空間數據傳輸國際標準化現狀

1.空間數據傳輸國際標準化組織

國際標準是指國際標準化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）和國際電信聯盟（ITU）制定的標準，以及國際標準化組織（ISO）確認并公布的其他國際組織制定的標準。國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO ) 成立于1947年，總部設在瑞士日內瓦。它是一個全球性的非政府組織，聯合國甲級咨詢機構，由各國國家標準化機構組成的世界范圍的聯合會，現有161個成員，我國是正式成員國（P成員），中國國家標準化管理委員會（SAC）代表國家參加ISO的工作。

航天國際標準制定主要是國際標準化組織/航空航天標準化技術委員會（ISO/TC20）下屬的2個分技術委員會SC13（空間數據與信息傳輸系統標準化分技術委員會）和SC14（空間系統及其應用標準化分技術委員會）完成。空間數據傳輸的國際標準制定工作在ISO/TC20/SC13分技術委員會負責下制定。

空間數據與信息傳輸系統分技術委員會作為TC20第13分技術委員會（TC20/SC13）是根據1988年4月ISO/TC20第29屆年會的第504號決議和1989年第30屆年會的第530號決議于1989年正式成立，主要負責空間數據傳輸方面的標準制定、修訂工作。根據SC13的章程和有關規定，其宗旨是：①根據有關組織和成員提出的建議及標準化的需要，制定空間數據與信息傳輸和交換的國際標準；②凡其他組織已制定并得到國際上廣泛承認的、并適合國際數據系統標準化的技術文件，SC13將承認并利用這些文件，避免重復制定國際標準；③在空間技術方面，推動并鼓勵國際合作和科技進步，并為國際間合作的項目和任務，包括航天、地面無線電技術、空間與地面跟蹤網絡等尋求和開創新的方案；④推動發達國家和發展中國家在空間應用領域內的合作，其中包括空間和地面跟蹤網絡和數據共享。根據章程規定，SC13認可CCSDS的最終技術文檔（藍皮書或紫皮書）直接作為國際標準草案（DIS稿），TC20/SC13和CCSDS組織具有密不可分的關系。

CCSDS自成立以來經過30年的發展，目前已有39個空間機構參與支持，逐步建立了一套基本的空間通信標準，其中大部分已成為國際標準，并被廣泛應用于空間通信領域，超過500個空間任務采用了CCSDS標準建議書。CCSDS主要由成員機構、觀察員、聯絡組織和合作伙伴組成，一個國家只能有一個代表組織作為正式成員參加，但允許一個國家有多個研究組織參加CCSDS。目前，CCSDS已有11個成員組織，28個觀察員以及100多個工業合作伙伴。

CCSDS的管理結構示意圖如圖1所示，頂層組成包含CCSDS管理委員會（CMC）和CCSDS工程指導小組（CESG）兩部分。其中CMC的附屬機構包含ISO/TC20/SC13分技術委員會、CCSDS聯絡組織、工業關系管理組織、客戶關系管理組織、CCSDS秘書處以及空間標識符分配機構（SANA）；CESG包括由3個研究范圍衍生出的6個學科業務領域（Aera），每個業務領域又包含若干工作組（WG）和專業組（BOF）。

圖1 CCSDS的管理結構示意圖

2. CCSDS標準化工作進展

CCSDS的主要成果是一系列標準化文件和建議書，最終文件藍皮書即是CCSDS的研究成果，各成員國組織應參照執行，但不具約束力。

CCSDS現共有各類文件109項，文件主要分為三類：標準建議書、技術報告和非技術性的管理文件或報告，這些建議書以不同的顏色的封面來區分文件起草過程中的不同版本及其性質。標準建議書主要為經批準并正式出版的技術建議書（藍皮書）和操作規程建議（紫皮書），正在編制的技術標準建議書草案（紅皮書）；技術報告包括對建議書中的技術、設備使用和執行提供技術指導的技術報告（綠皮書）以及實驗規范類技術報告（橙皮書）為經批準并正式出版的技術建議書（藍皮書）和操作規程建議（紫皮書）；非技術性管理文件或報告，主要形s式為黃皮書，一般為CCSDS的規章、程序和會議紀要等內容；被新版本代替或是因其他原因被廢止的過期文檔標識為銀皮書。

截至2014年5月，CCSDS發布的相關標準建議書和文檔情況如表1所示。

表1 CCSDS發布的相關標準統計情況表

3. 空間數據傳輸國際標準化文件制定程序

根據ISO/IEC工作導則規定，國際標準制定工作由技術委員會（TC）或其下屬的分技術委員會（SC）負責，而國際標準制定過程一般包括新工作項目提案階段、工作組草案準備階段、委員會草案階段、國際標準草案詢問階段、最終國際標準批準階段以及最后出版階段共六個階段，具體見表2所示。SC13分技術委員會發布的標準目前均是采用“封面法”方式將CCSDS標準建議書轉化成國際標準，其工作過程與常規新標準的制定有很大區別。SC13發布國際標準只需對CCSDS標準建議書進行詢問（DIS和FDIS）和出版（ISO）兩個階段，一般只做編輯性修改，主要技術問題由CCSDS提交標準建議書負責解決。

表2 國際標準項目階段及相關文件說明

CCSDS的各類文檔形成軌跡如圖2所示。各類提議、技術建議以白皮書形式表明其原始狀態，原始狀態的白皮書有三個演進的路線，一是標準，其演進路線為由白皮書到紅皮書再到藍皮書或紫皮書三個階段；二是非標準的技術文件，其演進路線為由白皮書到綠皮書和橙皮書二個階段；三是管理文件，其演進路線為由白皮書到黃皮書。從圖2可以看出，CCSDS標準性文件正好經歷了國際標準項目的前三個階段，這三個階段基本上對應為國際標準制定的前三個階段，白皮書對應提案階段的NP，紅皮書對應準備階段的WD稿，藍皮書（紫皮書）對應委員會階段的CD稿。

圖2 CCSDS的各類文檔形成軌跡

二、“引進來”與“走出去”相結合推動我國航天國際標準化工作

開展國際標準化工作具有十分重要的意義：①建立一套適應我國航天發展的國際標準化工作模式；②逐步深入，主導制定一批國際航天標準；③通過開展國際標準化工作，可帶出一支國際標準化人才隊伍。

CCSDS組織以及ISO國際標準化工作分析表明：開展空間數據傳輸領域國際標準化制定工作，必須積極參加CCSDS組織的活動，實質性地參與該組織相關工作組活動，逐步熟悉該組織的工作模式和工作重點，有目標有步驟地開展我國航天標準國際化工作。

首先明確工作領域和工作方向，了解和掌握該領域的背景情況。具體包括：①跟蹤CCSDS以及其他相關組織標準現狀，工作動態以及未來發展方向與趨勢等方面的內容；②了解和分析國外主要航天大國的標準化現狀以及參與該組織國際標準化工作動態等；③分析我國航天技術現狀以及標準化現狀等，提出開展國際標準化工作的目標以及主要工作內容，相應形成工作指南性文件以及配套的機制。

其次做好“引進來”和“走出去”兩方面的工作。“引進來”的工作也稱為國際標準中國化，即將國際先進標準通過分析研究和吸收，轉化成我國的標準，可以根據應用的實際需要轉化成國家標準（含國家軍用標準）以及行業標準；“走出去”的工作也稱為中國標準國際化，即將我國的標準通過國際標準化組織或其他組織，按照既定的工作程序開展國際標準的制定工作，使我國的標準成為國際標準，使我國能在該領域具有一定的話語權和主導權。

三、系統推進與專題突破相結合，做好“引進來”標準化工作

1. CCSDS國際標準已在我國得到廣泛應用

我國自CCSDS組織成立以來，就積極跟蹤研究其發布的相關標準。尤其是中國空間技術研究院自1992年以觀察員的身份加入到CCSDS組織后，開展了大量的情報跟蹤研究，并組織國內相關專家開展數據信息傳輸領域的交流研討，組織專家翻譯了大量的CCSDS藍皮書和技術文件，出版了《空間數據系統》圖書，為我國在航天型號任務中采用CCSDS標準建議書起到了積極的推動作用。同時標準化工作也取得了很好的成績，根據我國實際應用的需要，將部分CCSDS藍皮書的標準建議書經過裁剪，以采標的形式制定了我國的相關標準，其中最有代表性的標準為航天器測控與數據管理系列標準。

2.國際標準引進來工作存在較大提升空間

我國開展國際標準引進工作雖然取得了較大的成績，但仍然有較大的提升空間，主要表現在三個方面：一是CCSDS組織及標準的跟蹤研究成果突出，形成了很好的技術基礎儲備，但均是各參與單位自發組織開展，造成很多基礎性工作的重復；二是 CCSDS標準的應用、推廣和采標工作取得一定成果，但是沒有統籌系統的策劃，按照CCSDS組織的空間體系結構規劃我國空間數據傳輸系統標準制定工作；三是我國開展CCSDS標準研究、應用和國內標準制定工作在20世紀90年代末和21世紀初期為高峰期，但后期工作未能持續有效的深入開展，尤其是相關標準制修訂和國外標準轉化工作未能持續推進。

3. 做好標準引進工作的幾點想法

一是站在國家層面開展空間數據傳輸領域的標準化工作，要充分借鑒先進的國際標準，全面梳理我國需要制定的相關標準，形成相關的標準項目群。

二是在做好系統策劃的基礎上，結合重點領域應用開展專題研究，重點突破，有目標、有步驟地開展標準引進。

三是對在研CCSDS標準建議書開展同步研究，及時跟進研制進程，及時融入我國意見，并通過分析對標，提出采標方案。采標工作要“重過程，重融合，重采用”，使采標的標準真正得到應用。

四是按照“滿足急需，兼顧長遠”的原則有序地開展標準編制工作，適合制定成國家標準的可以通過全國宇航技術及應用標技委進行標準項目申請，完成標準編制與發布工作；適合制定成國家軍用標準的，可以通過航天裝備軍標委進行項目申請，完成軍用標準的編制與發布工作。

五是對于已經制定的標準，需要修訂的，要按照相關程序，結合CCSDS的最新標準以及我國實際應用情況，開展相關標準的修訂工作。

四、優勢突破與領域拓展相結合，做好“走出去”標準化工作

1. 我國已具備了開展標準走出去的基礎

主要體現在兩個方面：一是經過一段時間的發展，目前我國相關單位根據自身需求和工作特點以不同身份積極參加了該組織的技術會議和管理會議，對詳細的工作程序和規則有了清晰認識；二是融入工作取得階段突破，從近幾年參加技術層面的會議情況看，我國正在逐步深入參與到各工作組的具體工作中，對關注領域的工作組草案提出了很好的技術意見，尤其是承擔了Voice工作組的《話音及音頻通信》部分編寫工作取得了實質性進展。

2. 我國航天標準走出去工作急需深化

航天標準走出去是體現國家綜合實力和技術水平的重要指證。我國航天標準國際化急需深入推進，一是急需通過制定數個甚至數十個國際標準提升軟實力和地位；二是急需在國際標準制定過程中充分吸收有利于我國航天技術特色的意見建議；三是主導性標準制定需要進一步取得多方支持，因為CMC是唯一有權批準CCSDS文檔發布或文檔正式復審的機構，CMC會員都有資格投票決定是否可以發布相應文檔。

3. 做好標準走出去的幾點想法

一是在前期跟蹤研究的基礎上形成系列工作指導手冊，并開展CCSDS標準化工作相關培訓工作，讓從事CCSDS技術研究相關人員了解該組織的工作程序和規則，熟悉其標準性文件編寫規則，培養和鍛煉出一批可以從事國際標準化工作的人才隊伍。

二是扎實做好在該組織的相關工作，通過參與WG或BOF會議討論，了解其制定標準的方向和重點；通過完成CMC投票任務和秘書處的反饋信息，了解各國對標準的意見，學習航天強國是如何在標準中體現自身利益等，逐步融入到各項工作中去。

三是根據CCSDS組織的三個研究范圍，六個專業領域，依托新成立的協調工作組和專家組，結合我國在空間數據傳輸領域的技術發展現狀和優勢，梳理我國可參與和主導制定CCSDS標準建議書的重點方向，形成工作指南或建議性文件。

四是進一步突出主導制定工作重點，明晰策略，以點帶面。一方面，以語音工作組目前的工作為基礎聯合制定標準建議書，將我國的具體做法和技術特色融入其標準草案中；另一方面，結合我國信道編碼技術優勢，培育制定新工作項目計劃，在時機成熟時提出標準建議書編制要求。

五、結束語

中國航天要走向世界，融入國際航天的“大市場”，參與國際競爭與合作，需要我國航天工作者熟悉并運用國際規則，力求主導國際規則。國際航天標準無疑是“國際規則”和航天先進技術和經驗的重要載體，一方面及時應用國際標準，全面跟蹤國際標準化發展趨勢和發達國家標準競爭策略，加強與國際標準分析比對，借鑒國外先進的航天技術和經驗，完善我國相關標準體系，避免因標準不符或滯后對我國航天產業造成不利影響，為國際合作奠定基礎；另一方面主導制定國際標準，根據國際航天標準的制定特點，遵循國際標準制定準則，發揮國家技術優勢，以已有標準為基礎，選擇突破口積極推動我國標準國際化。堅持“引進來”和“走出去”相結合對于推動我國邁進航天強國具有十分重要的意義。

[1] CCSDS Publications Manual. CCSDS Record, CCSDS A20.0-Y-2. Yellow Book. Issue 2. Washington, D.C.:CCSDS, June 2005.

[2] Organization and Processes of the CCSDS. CCSDS Record, CCSDS A02.1-Y-2. Yellow Book. Issue 3.Washington, D.C.: CCSDS, July 2011.

[3] Restructured Organization and Processes of the CCSDS.CCSDS A02.1-Y-2. Yellow Book. Issue 2. Washington,D.C.: CCSDS, April 2004.

[4] Procedures Manual for the CCSDS. CCSDS A00.0-Y-9.Yellow Book. Issue 2. Washington, D.C.: CCSDS,November 2003.