SCA波形庫遠程管理和波形遠程加載技術研究

石賤弟，趙小璞

（中國電子科技集團公司第七研究所 廣東 廣州 510310）

基于軟件無線電的聯合戰術無線電計劃（JTRS）是由美國軍方發起，其最終目的是開發一種適用于各軍種要求的戰術電臺系列，JTRS的聯合項目辦公室 （Joint Program Office，JPO）已經連續發布了多個軟件通信體系結構[1-2]（Software Communications Architecture，SCA）規范，目前最新版本是SCA2.2.2。SCA架構主要是調制、解調與信號處理等各種上層應用軟件模塊的載體。它將軟件架構進行分層，保證了軟件不依賴底層硬件，從而為軟件無線電通信系統提供通用的硬件平臺，以及統一的、靈活的軟件加載標準。SCA并沒有局限于軍用，目前已在民用通信領域廣泛發展。

波形是指為了實現信息的傳輸而對其采取的一系列變換[3]，也包括通信雙方為實現信息傳輸而采用的所有協議。一個波形可以工作在物理層、鏈路層、網絡層，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行通信。SCA波形是整個SCA通信系統的核心。當前的SCA通信系統應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對波形進行加解密、壓縮與解壓縮處理，以及對用戶訪問權限進行管理。這不利于發揮SCA無線通信設備應有的安全、靈活、方便、快捷、即插即用等特點。

1 SCA波形

按照SCA規范[4]，一個完整的波形應用可劃分為若干個不同功能的組件，每個組件完成波形的一部分功能。如圖1所示，由于波形應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、數據鏈路層組件、網絡層組件等。各層組件中也可按照實現功能的不同而細分，但組件之間都要采用符合SCA規范的接口[5]。這樣按分層分模塊的設計的好處是使不同的組件能夠按照需求進行裝配連接，從而產生新的波形應用，大大提高代碼的可重用性和加快波形開發的速度。

2 SCA波形庫

SCA波形庫的設計分為SCA波形庫服務器端軟件設計和SCA無線通信設備端軟件設計兩部分。如圖2所示，SCA波形庫服務器軟件主要功能模塊包括：用戶/簽權管理模塊、網絡處理模塊、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據庫等。

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

用戶/簽權管理模塊主要實現用戶管理以及用戶對波形庫中波形的訪問權限管理。網絡處理模塊主要實現SCA波形庫服務器與SCA通信設備以及SCA設備遠程控制端軟件之間數據通信協議處理。壓縮/解壓縮處理模塊主要實現對波形所包含的所有運行在FPGA、DSP和GPP上的二進制文件和所有組件的xml配置文件進行壓縮和解壓縮處理。便于通過網絡進行快速傳輸。加/解密處理模塊主要實現對波形文件的加/解密處理，以提高存儲和傳輸的安全性。波形文件訪問管理模塊主要實現對波形文件的分類、存儲管理和訪問控制管理。波形數據庫中存放有各種波形的文件。

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

如圖3所示，SCA無線通信設備終端軟件中與波形下載相關的處理模塊主要有：用戶信息處理模塊、網絡處理模塊、解密處理模塊、解壓縮處理模塊、波形加載/運行處理模塊等。其中用戶信息處理模塊的主要功能是對SCA無線通信設備訪問波形庫服務器的用戶信息進行處理。網絡處理模塊主要實現SCA通信設備、SCA波形庫服務器與以及SCA設備遠程控制端軟件之間數據通信協議處理。解密處理模塊主要實現對SCA無線通信設備獲取的波形文件進行解密處理。解壓縮處理模塊主要實現對SCA無線通信設備獲取的波形文件進行解壓縮處理。波形加載/運行處理模塊主要實現對運行在FPGA、DSP和GPP中的二進制運行文件進行動態加卸載處理，以及進行波形的運行和停止控制。

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

3 SCA波形遠程加載技術

當前的應用中對SCA波形的加載是在本地進行的，即SCA波形直接存儲在SCA無線通信設備中，加載的時候通過設備面板上的人機界面進行本地加載。這不利于發揮SCA無線通信設備應有的靈活、方便、快捷、即插即用等特點。文中提出的一種SCA波形遠程加載運行技術方案示意圖如圖4所示。主要分為波形庫服務器、SCA無線通信設備、網絡云和SCA設備遠程控制終端4個部分。其中波形庫服務器中運行有前面所述的SCA波形庫服務器軟件。實現用戶/簽權管理、網絡處理、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等功能。SCA無線通信設備除了運行有實時操作系統vxWorks、中間件CORBA[6-9]、核心框架外還運行有SCA波形以及與波形下載運行相關處理軟件。SCA無線通信設備中的與波形下載運行相關的處理軟件完成SCA波形的下載、解密、解壓縮以及加載相關二進制代碼到FPGA、DSP、GPP等功能。SCA設備遠程控制終端不僅可以對SCA無線通信設備進行遠程控制操作、還可以對波形庫服務器進行遠程管理。網絡云可以是本地局域網或互聯網。通過該波形庫管理和加載技術可以實現遠程波形庫的管理和波形的遠程加載運行控制。

圖5是SCA無線通信設備終端控制軟件中波形遠程下載的操作界面。

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

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

4 結束語

文中對SCA和SCA波形進行了介紹，提出了一種SCA波形庫遠程管理和SCA波形遠程加載運行的技術方案，并研究和實現了SCA波形庫服務器端軟件和SCA無線通信設備端軟件以及SCA遠程設備控制端軟件。實現了SCA波形庫管理和SCA波形遠程加載和運行。使用結果表明，該方案能方便、高效、安全的實現SCA波形庫的遠程管理和SCA波形的遠程加載運行。

[1]Joint Tactical Radio System（JTRS）Joint Program Office.SCA V2.2.2.software communication architecture specification[S].USA:JTRS Joint Program Office，2006.

[2]SCA V3.0.Specialized Hardware Supplement to the Software Communication Architecture（SCA） Specification[S].USA:JTRS Joint Program Office，2004.

[3]楊小牛，樓才義，徐建良.軟件無線電原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2001.

[4]Joint Tactical Radio System （JTRS）Joint Program Office.JTRS-5000APIV2.2.1.Application Program Interface Supplement to the Software Communications Architecture Specification[S].USA:JTRS Joint Program Office，2004.

[5]洪錫軍，錢晨，張激.基于SCA的波形開發 [J].計算機工程，2006，9:270-272.HONG Xi-jun，QIAN Chen，ZHANG Ji. Waveform development based on SCA [J].Computerr Engineering，2006，9:270-272.

[6]Object Management Group （OMG）.The common object request broker:Architecture and specification[S].USA:Object Management Group（OMG），2000.

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[8]朱其亮，鄭斌.CORBA原理及應用[M].北京：北京郵電大學出版社，2001.

[9]李方，張虹.GIOP協議和CORBA的性能優化 [J].微計算機信息，2006，22（7）:3.LI Fang，ZHANG Hong.GIOP and how to improve the performance of distributed CORBA applications[J].Cotrol&Automation，2006，22（7）:3.