基于软件通信体系结构(sca)的装备分解与测试方法研究.docx

基于软件通信体系结构(sca)的装备分解与测试方法研究 摘要：为了降低维护成本, 提升装备的通用化, 基于软件通信体系结构 (SCA) 的装备将是一个重要发展方向。SCA系统功能的实现不依赖于具体硬件, 主要在于波形应用开发。SCA系统定义的设备接口组件对底层硬件的屏蔽能够实现上层应用设计与底层硬件的分离, 从而实现软件波形的跨平台性、可移植性和通用性。本文通过分析美军SCA及其测试与认证方法, 提出适合我国通信装备的通用化、软件化发展思路以及分阶段实施的测试认证方案。 0 引言软件无线电或称为软件可定义的无线电是指用软件定义的、能实现多种功能的无线电通信系统, 是20世纪90年代以后逐渐兴起的一种全新的设计思想, 其核心理念是构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台, 用软件实现工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等各种功能, 加载不同的通信软件可实现不同的通信模式和功能。基于软件无线电的诸多优点, 美军的联合战术无线电系统 (JTRS) 采用了软件无线电的设计思想SCA功能的实现不依赖于具体的硬件, 但是SCA系统总是运行于各种硬件平台上。在系统的实现过程中, 需要对不同的硬件设备开发相应的驱动程序, 以实现分层结构中设备驱动层。但是, 设备驱动层所提供的功能调用与具体硬件有关, 传统的系统开发过程中, 应用开发者总是不得不关注底层硬件的实现, 当硬件发生改变时, 上层应用也不得不做出相应的修改, 这将导致系统可移植性和通用性的下降, 也使应用开发周期变长。为了解决这一问题, 实现软件波形的跨平台性、可移植性和通用性, 在SCA的系统中使用设备接口组件对底层硬件驱动进行屏蔽, 达到上层应用设计与底层硬件的分离。因此在SCA的开发过程中, 设备驱动开发者必须完成硬件驱动设计和设备组件实现的工作。1 SCA框架介绍SCA是美军JTRS系统提出的顶层设计规范, 规定了战术无线通信装备软件体系结构、硬件体系结构和安全体系结构, 以及应用程序接口规范, 其目的是实现无线通信装备硬件模块化, 软件具有可移植性、可重用性和互操作性。SCA不是一个实现方面的结构, 而是要建立一种为软件无线电开发而与实现无关的框架。SCA规范包括一篇阐述软件通信体系结构的主要文档和相关附录文档。附录文档有JTRS定义的应用环境描述文件 (AEP) 以及域描述文件, 描述体包含协议信息。SCA规范的附录文档还包括波形配置的应用程序接口、服务定义应用程序接口、安全性说明、Rational公司的统一建模语言 (UML) , 以及配置管理文档。图1为SDR系统软件结构和模块接口示意图。SCA的软件体系结构分成6层前5层构成一个通用的软件平台, 为应用层的波形开发提供统一、开放的底层支持和服务, 使波形应用开发具有最高的效率和最大的可移植性以及可重用性。核心框架是软件无线电系统的核心, 它由一系列接口集合而成, 是对底层驱动和硬件的更高层次的抽象, 为应用层软件提供开发接口和服务集合。接口按功能分为3类:框架控制接口、框架服务接口、框架应用接口。采用SCA软件体系结构, 可以最大化利用现成的商用协议、软件和产品, 通过开放式分层商用基础软件将应用与底层硬件分离。利用CORBA中间件技术提供分布式处理环境, 提高波形应用软件的可移植性、可重用性和可扩展性。2 基于SCA框架的测试与认证方案JTRS系统是首个采用SCA框架的系统。基于这种构架的JTRS, 使可编程的无线系统能够装载各种信号处理和运行的应用程序。其核心框架提供了一个应用于各种硬件系统的标准操作环境。因为, 相同的信号处理软件系统能够很容易在各种无线系统中实施, 使无线系统之间的协作度被大大提高。JTRS计划将开发一种适用于所有军种要求的电台系统系列, 它可覆盖2 MHz~3 GHz频段, 后向兼容传统系统, 实现多种新的先进波形, 极大增强部队之间的互相通信能力。JTRS系统由一系列覆盖较宽频率范围、具有MANET路由选择能力、基于SCA架构的SDR系列电台构成。JTRS系统可以划分成网络企业域、地面域、海空及固定站、特种电台。其中, 网络企业域主要研究波形及体制, 后3类主要研究终端实现方案。JTRS项目在设立之初就对网络企业域测试、终端测试进行了明确的工作定义和测试认证流程说明。2.1 测试评估需求JTRS系统的测试评估对象包括软件和终端设备, 其中软件包括平台软件、波形软件, 以及这两类软件的组件 (如核心框架) , 测试评估的内容包含如下几大类:1) 一致性测试:评估软件实现方案与标准规范的一致性。2) 可移植性测试:测试某种波形或应用程序测试软件是否可以被成功移植到指定的硬件或软件平台上。3) 互操