SCA波形庫遠(yuǎn)程管理和波形遠(yuǎn)程加載技術(shù)研究

石賤弟，趙小璞

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第七研究所 廣東 廣州 510310）

基于軟件無線電的聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電計(jì)劃（JTRS）是由美國(guó)軍方發(fā)起，其最終目的是開發(fā)一種適用于各軍種要求的戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)系列，JTRS的聯(lián)合項(xiàng)目辦公室 （Joint Program Office，JPO）已經(jīng)連續(xù)發(fā)布了多個(gè)軟件通信體系結(jié)構(gòu)[1-2]（Software Communications Architecture，SCA）規(guī)范，目前最新版本是SCA2.2.2。SCA架構(gòu)主要是調(diào)制、解調(diào)與信號(hào)處理等各種上層應(yīng)用軟件模塊的載體。它將軟件架構(gòu)進(jìn)行分層，保證了軟件不依賴底層硬件，從而為軟件無線電通信系統(tǒng)提供通用的硬件平臺(tái)，以及統(tǒng)一的、靈活的軟件加載標(biāo)準(zhǔn)。SCA并沒有局限于軍用，目前已在民用通信領(lǐng)域廣泛發(fā)展。

波形是指為了實(shí)現(xiàn)信息的傳輸而對(duì)其采取的一系列變換[3]，也包括通信雙方為實(shí)現(xiàn)信息傳輸而采用的所有協(xié)議。一個(gè)波形可以工作在物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層，或者僅工作在其中一層，通過波形之間的接口與其它層次上的波形進(jìn)行通信。SCA波形是整個(gè)SCA通信系統(tǒng)的核心。當(dāng)前的SCA通信系統(tǒng)應(yīng)用中普遍采用在本地加載SCA波形的方式，且未采用波形庫管理技術(shù)對(duì)波形進(jìn)行加解密、壓縮與解壓縮處理，以及對(duì)用戶訪問權(quán)限進(jìn)行管理。這不利于發(fā)揮SCA無線通信設(shè)備應(yīng)有的安全、靈活、方便、快捷、即插即用等特點(diǎn)。

1 SCA波形

按照SCA規(guī)范[4]，一個(gè)完整的波形應(yīng)用可劃分為若干個(gè)不同功能的組件，每個(gè)組件完成波形的一部分功能。如圖1所示，由于波形應(yīng)用可工作在不同的層上，所以組件也分為物理層組件、媒體訪問層組件、數(shù)據(jù)鏈路層組件、網(wǎng)絡(luò)層組件等。各層組件中也可按照實(shí)現(xiàn)功能的不同而細(xì)分，但組件之間都要采用符合SCA規(guī)范的接口[5]。這樣按分層分模塊的設(shè)計(jì)的好處是使不同的組件能夠按照需求進(jìn)行裝配連接，從而產(chǎn)生新的波形應(yīng)用，大大提高代碼的可重用性和加快波形開發(fā)的速度。

2 SCA波形庫

SCA波形庫的設(shè)計(jì)分為SCA波形庫服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)和SCA無線通信設(shè)備端軟件設(shè)計(jì)兩部分。如圖2所示，SCA波形庫服務(wù)器軟件主要功能模塊包括：用戶/簽權(quán)管理模塊、網(wǎng)絡(luò)處理模塊、壓縮/解壓縮處理模塊、加/解密處理模塊、波形文件訪問管理模塊以及波形數(shù)據(jù)庫等。

圖1 SCA波形的組件裝配圖Fig.1 Assembly of SCA waveform components

用戶/簽權(quán)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)用戶管理以及用戶對(duì)波形庫中波形的訪問權(quán)限管理。網(wǎng)絡(luò)處理模塊主要實(shí)現(xiàn)SCA波形庫服務(wù)器與SCA通信設(shè)備以及SCA設(shè)備遠(yuǎn)程控制端軟件之間數(shù)據(jù)通信協(xié)議處理。壓縮/解壓縮處理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)波形所包含的所有運(yùn)行在FPGA、DSP和GPP上的二進(jìn)制文件和所有組件的xml配置文件進(jìn)行壓縮和解壓縮處理。便于通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速傳輸。加/解密處理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)波形文件的加/解密處理，以提高存儲(chǔ)和傳輸?shù)陌踩浴２ㄐ挝募L問管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)波形文件的分類、存儲(chǔ)管理和訪問控制管理。波形數(shù)據(jù)庫中存放有各種波形的文件。

圖2 SCA波形庫服務(wù)器軟件功能模塊圖Fig.2 Software functional module of SCA waveform server

如圖3所示，SCA無線通信設(shè)備終端軟件中與波形下載相關(guān)的處理模塊主要有：用戶信息處理模塊、網(wǎng)絡(luò)處理模塊、解密處理模塊、解壓縮處理模塊、波形加載/運(yùn)行處理模塊等。其中用戶信息處理模塊的主要功能是對(duì)SCA無線通信設(shè)備訪問波形庫服務(wù)器的用戶信息進(jìn)行處理。網(wǎng)絡(luò)處理模塊主要實(shí)現(xiàn)SCA通信設(shè)備、SCA波形庫服務(wù)器與以及SCA設(shè)備遠(yuǎn)程控制端軟件之間數(shù)據(jù)通信協(xié)議處理。解密處理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)SCA無線通信設(shè)備獲取的波形文件進(jìn)行解密處理。解壓縮處理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)SCA無線通信設(shè)備獲取的波形文件進(jìn)行解壓縮處理。波形加載/運(yùn)行處理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行在FPGA、DSP和GPP中的二進(jìn)制運(yùn)行文件進(jìn)行動(dòng)態(tài)加卸載處理，以及進(jìn)行波形的運(yùn)行和停止控制。

圖3 SCA無線通信設(shè)備中波形下載相關(guān)處理模塊Fig.3 Process module related with Waveform downloading of SCA radio communication device

3 SCA波形遠(yuǎn)程加載技術(shù)

當(dāng)前的應(yīng)用中對(duì)SCA波形的加載是在本地進(jìn)行的，即SCA波形直接存儲(chǔ)在SCA無線通信設(shè)備中，加載的時(shí)候通過設(shè)備面板上的人機(jī)界面進(jìn)行本地加載。這不利于發(fā)揮SCA無線通信設(shè)備應(yīng)有的靈活、方便、快捷、即插即用等特點(diǎn)。文中提出的一種SCA波形遠(yuǎn)程加載運(yùn)行技術(shù)方案示意圖如圖4所示。主要分為波形庫服務(wù)器、SCA無線通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)云和SCA設(shè)備遠(yuǎn)程控制終端4個(gè)部分。其中波形庫服務(wù)器中運(yùn)行有前面所述的SCA波形庫服務(wù)器軟件。實(shí)現(xiàn)用戶/簽權(quán)管理、網(wǎng)絡(luò)處理、壓縮/解壓縮處理、加/解密處理、波形文件訪問管理以及波形文件存儲(chǔ)等功能。SCA無線通信設(shè)備除了運(yùn)行有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)vxWorks、中間件CORBA[6-9]、核心框架外還運(yùn)行有SCA波形以及與波形下載運(yùn)行相關(guān)處理軟件。SCA無線通信設(shè)備中的與波形下載運(yùn)行相關(guān)的處理軟件完成SCA波形的下載、解密、解壓縮以及加載相關(guān)二進(jìn)制代碼到FPGA、DSP、GPP等功能。SCA設(shè)備遠(yuǎn)程控制終端不僅可以對(duì)SCA無線通信設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作、還可以對(duì)波形庫服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。網(wǎng)絡(luò)云可以是本地局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)。通過該波形庫管理和加載技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程波形庫的管理和波形的遠(yuǎn)程加載運(yùn)行控制。

圖5是SCA無線通信設(shè)備終端控制軟件中波形遠(yuǎn)程下載的操作界面。

圖4 SCA波形遠(yuǎn)程加載示意圖Fig.4 Demonstration of remote loading SCA waveform

圖5 波形遠(yuǎn)程下載控制端界面Fig.5 GUI of remote loading waveform

4 結(jié)束語

文中對(duì)SCA和SCA波形進(jìn)行了介紹，提出了一種SCA波形庫遠(yuǎn)程管理和SCA波形遠(yuǎn)程加載運(yùn)行的技術(shù)方案，并研究和實(shí)現(xiàn)了SCA波形庫服務(wù)器端軟件和SCA無線通信設(shè)備端軟件以及SCA遠(yuǎn)程設(shè)備控制端軟件。實(shí)現(xiàn)了SCA波形庫管理和SCA波形遠(yuǎn)程加載和運(yùn)行。使用結(jié)果表明，該方案能方便、高效、安全的實(shí)現(xiàn)SCA波形庫的遠(yuǎn)程管理和SCA波形的遠(yuǎn)程加載運(yùn)行。

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