基于SCA的超短波通信仿真用例开发及研究

论文摘要

软件通信体系结构(SCA)最初是美军为了在联合战术无线电系统中采用软件无线电而提出的,现在已成为软件无线电的核心技术,长期以来是国内外软件无线电领域的研究热点。它规范了模块化软件可编程电台的软件体系结构、硬件体系结构和安全体系结构,以及API接口规范,其目的是实现电台硬件模块化,软件可移植性、可重用性和互操作性,同时它还说明了无线电台各硬件、软件间的交互,并提供了一个用于控制这些组件的软件命令集。虽然SCA来自于军方项目,但随着时间推移,SCA规范提出的方法和目标正曰益受到了军方和非军方的重视,进入商用和民用的领域。本文以基于SCA的超短波通信仿真用例为例,完整地分析了仿真用例的开发过程,讨论了应用组装、部署、参数配置等过程。文章首先阐述了软件无线电的基本思想、功能结构、主要应用和发展历程,从而引出了SCA的概念,然后分析了国内外取得的主要成果和发展趋势,以及核心框架接口,并说明了与SCA相关的一些关键技术。在介绍超短波仿真用例概况的时候,根据开发者的职责不同,对系统开发与集成任务进行了划分,然后详细分析了超短波通信仿真用例的组件的开发步骤;通过讨论它的装配与部署过程,来帮助理解和验证核心框架,并就仿真用例的一些特性,如可伸缩性、容错性、可移植性作了详细说明,验证了SCA体系结构为应用开发带来的灵活性、可配置性及可伸缩性。论文的创新之处在于:项目尝试使用以太网总线,将主机作为处理单元,用软件仿真硬件,实现符合SCA规范的仿真用例;仿真用例支持不同的操作系统间移植,目前支持Vxworks5.5、Linux2.6内核、Windows NT三种操作系统;仿真用例提供运行时配置,支持系统的扩充,并提供了运行时自适应的容错方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源和意义
• 1.2 仿真用例的说明
• 1.2.1 仿真的概念
• 1.2.2 课题的仿真范围
• 1.3 论文组织
• 第二章 软件无线电和软件通信体系结构
• 2.1 软件无线电的提出及其意义
• 2.1.1 什么是软件无线电
• 2.1.2 传统无线电系统的缺点
• 2.1.3 软件无线电的优点
• 2.1.4 软件无线电的应用及发展
• 2.2 软件通信体系结构
• 2.2.1 软件通信体系结构的背景
• 2.2.2 软件通信体系结构简介
• 2.2.3 国内外发展情况
• 2.2.4 SCA核心框架
• 2.3 核心框架接口
• 2.3.1 基本应用接口
• 2.3.2 框架控制接口
• 2.3.3 框架服务接口
• 2.3.4 接口间的关系
• 2.4 关键技术
• 2.4.1 CORBA中间件
• 2.4.2 XML技术
• 2.4.3 UML
• 2.5 本章小结
• 第三章 超短波通信仿真用例
• 3.1 超短波通信的体系结构
• 3.1.1 总线层
• 3.1.2 网络协议栈和串行接口服务层
• 3.1.3 操作系统层
• 3.1.4 CORBA中间件和Core Framework（CF）框架
• 3.1.5 应用层
• 3.2 开发任务分配
• 3.3 本章小结
• 第四章 仿真用例的设计与实现
• 4.1 组件开发过程
• 4.2 接口定义
• 4.2.1 输出（Out）端口
• 4.2.2 输入（In）端口
• 4.2.3 资源组件
• 4.2.4 设备组件
• 4.3 组件及其端口的接口设计
• 4.3.1 USW天线组件
• 4.3.2 其它设备组件
• 4.3.3 资源组件
• 4.3.4 装配控制器
• 4.4 使用图形编辑器生成域描述文件
• 4.4.1 域描述体的概念
• 4.4.2 节点和域的描述
• 4.4.3 应用的描述
• 4.5 组件和端口的接口实现
• 4.5.1 超短波通信天线组件
• 4.5.2 预处理模块
• 4.5.3 USW预处理代理
• 4.5.4 USW装配控制器
• 4.5.5 其它设备和资源组件
• 4.6 仿真用例的装配与部署
• 4.6.1 仿真用例的装配
• 4.6.2 仿真用例的部署
• 4.7 本章小结
• 第五章 仿真用例的验证与分析
• 5.1 可配置性
• 5.1.1 配置参数及实例
• 5.1.2 运行效果
• 5.2 可伸缩性
• 5.2.1 实现方式
• 5.2.2 运行效果
• 5.3 可移植性
• 5.4 容错性
• 5.4.1 策略
• 5.4.2 运行效果
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 经验
• 6.1.1 Vxworks下开发注意事项
• 6.1.2 线程池的使用
• 6.2 结语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果