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美军JTRS通信体系结构的发展研究_一体化-论文网

时间:2014-12-01  作者:余奇,于路,聂昊

论文摘要:本文介绍了美军JTRS通信体系结构——SCA的发展过程,由JTRS的目标和需求入手引出SCA标准的必要性,对其组成、意义、未来发展给予着重的介绍,并提出了SCA应该由军事和商业共同开发研制的未来趋势。
论文关键词:一体化

一、引言

近几十年,世界各国的军事通新系统建设都取得了显著的成就,大大提升的了部队的战斗力。然而在技术不断发展更新的同时,也暴露了许多问题,不同的指挥控制系统的技术体制相互独立,导致不能实现互联互通互操作,各种信息系统与指挥、武器控制系统没有实现信息交联,信息资源无法共享,协同处理能力差等等。这些问题的暴露都急迫的需要一体化的体系结构框架。

软件无线电的内在特性是通过在一套无线电硬件中更换波形软件就可重新定义无线电功能。这样就可以实现各军种、本国部队和盟军部队之间的通信互操作能力。工业部门需要一种明确定义的硬件、软件和网络体系结构,以便为实现波形互操作提供一个标准化的环境。

为了指导未来军用通信体系的建设,解决军事电子信息系统的“三通”和一体化问题,美国防部将JTRS(联合战术无线电系统)作为一个信息站通信系统的国防部联合项目,开始从顶层设计着手,制定了开放式和模块化的顶层设计题写结构标准——SCA。

二、SCA的发展及组成

JTRS计划于1997年8月获得美军TROC(联合需求审查委员会)批准,由投资最多的陆军作为该计划的牵头兵种,国防部成立了JTRS办公室(JPO)负责制定和监督JTRS的发展进程和过渡计划。SCA的发展直接体现在JTRS计划的各个建设进程中,发展阶段可以分为:

JTRS第1步是MSRC(模块化软件可编程无线电联盟)成员开发初始体系结构。

JTRS第2步是可行性研究阶段,MSRC成员通过交付样机,进行调试实验使技术不断完善,在JTRSJPO的支持下使商家接受SCA。

JTRS第3是体系结构确认阶段,各公司按照合同设计交付样机。

JTRS第4是加固可现场部署无线电台,在这一阶段中,选择BAE公司交付的无线电台来现场评估。

现在,所有涉及NCO或NCW的美国防部项目都强制要求遵循SCA,包括JTRS集群、先进超视距终端系列,以及未来战斗系统等。关于SCA的标准化工作一直分两个方面在进行:SCA技术体系结构组(TAG)负责军用的JTRS项目;SDR论坛和目标管理组(OMG)基于软件的通信域特别工作组负责商用软件无线电。

软件通信体系结构(SCA)是一种开放式体系结构框架,它可以指导设计师如何使硬件和软件各部分协调工作,实现通信平台的组件可移植性、可互换性、互操作性、软件重用性、体系结构可缩放性的一种标准,最终目的是开发一种适用于所有军种要求的电台系列,它可覆盖2MHz-2GHz频段,兼容主要传统技术体制,并实现多种新的先进波形,用于海陆空各军兵种系列电台,支持话音、数据和视频通信,具有保密和抗干扰功能。为了实现上述目标,SCA以按照下述要求来构造:

·软件可控制且可重编程

·模块化且可缩放

·可广泛应用商用现货(COTS)技术

·可快速进行系统改进

基于上述构造要求,使用SCA以技术的软件无线电系统可以通过灵活的应变能力,提高通信业务的质量,同时简化硬件的组成,提供快速适应新标准的管理方式;而且SCA已能保证基于该规范的各种无线电系统间实现互连、互通和互操作,能大大减少系统的种类;同时,它还为不同的SCA波形应用提供了可移植的平台,并通过充分采用COTS技术减少了开发成本,通过软件重用等技术减少了新波形的开发周期。

SCA包括一系列命令接口。行为规范与要求。该体系结构利用和使用其他商业上能够接受的开放标准,如CORBA、CORBAservices、CORBA组件模型、POSIX。SCA定义了一个通用操作环境,由以下几部分构成:

·核心框架(CF)

·CORBA中间件

·基于POSIX的操作系统(OS)

·设备驱动程序

核心框架提供了应用层和与底层处理硬件有关的操作系统之间的接口,核心框架接口描述语言为应用程序开发者定义了从接入点到操作系统的接口标准集,可提供分布式嵌入式系统的使用、管理、互联以及内部软件应用组件的相互通信。

CORBA作为通信的中间件,它位于应用层和顶层硬件、协议栈和操作系统之间,CORBA把应用程序所依附的系统较低层细节隔开,屏蔽了异构平台见操作系统和网络协议的不同,屏蔽了处理器通讯方式的不同,屏蔽了底层系统平台的实现细节,从而支持不同语言开发组件见的无缝通信。

无线电系统有实时要求,数据经常需要从固定的一段时间内从一点传送到另一点或者从一种格式转换成另一种格式,对实时操作系统的选择要符合POSIX标准。

SCA规范要求为可移植的组件提供通用的信息,这种信息叫做域描述文件(domain

profile)。域描述支持资源组合来创建应用。域管理功能使用这些在域描述文件中组件配置信息来对己安装到SCA兼容系统中的应用进行开始、初始化和维护。域描述文件是由一系列XML文件构成,描述了软件应用的单个组件、组件间如何互联、组件特性、硬件设备抽象的特性。

SCA软件体系结构图

三、SCA的重要意义

JTRS项目的关键要求之一是美国及其盟军部队通信系统的互操作性,最终设想将构成一个世界范围的SDR网络,该网络与电话网类似,分别由各国管理。

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