1 軟件通信體系架構SCA的基本概念
SCA：Software Communication Architecture，軟件通信架構；繼承了軟件定義無線電SDR的核心設計思想，構造了一個具有開放性、標準化、模塊化的通用軟硬件平臺，將各種功能，例如工作頻段、調制解調類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來實現(xiàn)，通過在設備上面集成不同的通信軟件可以實現(xiàn)不同的通信模式和功能。SCA的源頭來自美國對于軟件定義無線電SDR的探索和發(fā)展，是SDR在通信架構上重大突破，是目前實現(xiàn)高效通信、提升多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)通信的最佳方案，是未來軍事通信的重要發(fā)展方向。

海灣戰(zhàn)爭后，美軍發(fā)現(xiàn)自身無線電裝備靈活性極低，導致戰(zhàn)場上出現(xiàn)大量的“信息煙囪”和“信息孤島”，為打破軍用無線電裝備的信息壁壘，指導未來軍用通信體系建設，解決軍事電子信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通和一體化問題，美國國防部倡議的聯(lián)合戰(zhàn)術無線電系統(tǒng)（JTRS）計劃將開發(fā)一種適用于所有軍種要求的電臺系統(tǒng)。為此，制定了SCA標準規(guī)范，其目的是建立獨立于設備的軟件框架，確保軟件和硬件的可移植性和可配置性，并確保根據(jù)SCA開發(fā)的產(chǎn)品之間的互通，是一種開放式和模塊化的頂層設計體系結構標準。SCA的最終愿景是將復雜多樣的功能化軍用單體裝備過渡到高度綜合化的智能裝備，如圖所示

圖1-1無線電裝備的高度綜合化
將傳統(tǒng)的功能定義裝備逐步過渡替換成為軟件定義的智能裝備，實現(xiàn)裝備的簡易化，通過軟件加載的方式實現(xiàn)多個獨立功能電臺的綜合化使用。
2 軟件無線電系統(tǒng)架構
OpenSCA操作環(huán)境是上海介方信息公司嚴格依據(jù)SCA4.1/SRTF標準規(guī)范構建，實現(xiàn)了SCA4.1/SRTF標準規(guī)范規(guī)定的標準接口，利用底層框架將復雜的硬件環(huán)境進行封裝抽象，并對其可靠性、安全性和運行效率加以管理，為運行于其上的波形等上層應用提供標準化接口和運行服務；支持高集成、一體式、嵌入式、分體式等軟件無線電系統(tǒng)中虛擬化資源池的構建，以及軟件組件的調度管理、異構通信；面向軍用通信、雷達、電子戰(zhàn)等多個領域，適用于手持、背負、車載、機載、艦載、星載等多種應用場景，并正在向認知無線電、邊緣計算、云邊混合等前沿技術方向拓展。基于SCA的軟件無線電系統(tǒng)架構如圖所示。

圖2-1 軟件無線電系統(tǒng)架構
2.1目標平臺資源層
目標平臺資源層（TRL，Target Resource Layer）是軟件無線電系統(tǒng)運行的硬件平臺設備，SCA技術將支撐軟件無線電運行的GPP、DSP、FPGA、射頻等硬件平臺設備虛擬化為可控制、可復用的平臺資源，根據(jù)應用場景的不同調度不同的硬件資源、加載相應的波形，實現(xiàn)軟件無線電系統(tǒng)的功能可重構、軟件可重配、硬件可重組。

2.2環(huán)境抽象層
環(huán)境抽象層（EAL，Environment Abstraction Layer）是位于硬件驅動之上的軟件層，支持對GPP、DSP、FPGA及射頻等資源驅動接口的抽象，根據(jù)抽象對象顆粒度不同，分為系統(tǒng)級抽象接口、模塊級抽象接口、器件級抽象接口等。
通過向不同硬件廠商提供一致的硬件接口標準，環(huán)境抽象層為上層軟件屏蔽底層硬件驅動接口的差異，實現(xiàn)上層軟件與底層硬件的解耦，提高上層軟件的可移植性。

2.3 SRTF操作環(huán)境
SRTF操作環(huán)境（OE，Operating Environment）界于目標平臺資源和上層應用之間，利用底層框架將復雜的硬件環(huán)境進行封裝抽象，并對其可靠性、安全性和運行效率加以管理，實現(xiàn)硬件平臺和上層應用之間的解耦，為運行于其上的波形等上層應用提供標準化接口和運行服務；主要由操作系統(tǒng)、運行時環(huán)境、SRTF核心框架組成。

2.3.1 操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)通常采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，主要提供本地系統(tǒng)引導、硬件設備驅動、內存管理、進程管理、任務實時調度等功能，為上層軟件提供滿足標準規(guī)范要求的運行支撐。
OpenSCA SRTF操作環(huán)境支持Linux、VxWorks、銀河麒麟、道系統(tǒng)、SylixOS（官方版及各類擴展的翼輝系統(tǒng)）、天脈等操作系統(tǒng)，可擴展支持ReWorks、SightOS、元心等操作系統(tǒng)。

2.3.2 運行時環(huán)境
運行時環(huán)境（RTE，Runtime Environment）為核心框架及上層應用提供運行支撐，適用于分布式異構平臺，包括操作系統(tǒng)抽象接口、混合傳輸機制、傳輸機制抽象接口、平臺支持庫等。主要功能如下：
?支持jORB、jDDS、MHAL等多種中間件，為上層軟件提供基礎通信服務。
?為上層軟件屏蔽不同操作系統(tǒng)、傳輸機制的差異，可降低上層軟件與底層軟件平臺之間的耦合，提高上層軟件的可移植性。
?提供公共的平臺支持庫，簡化上層軟件開發(fā)。
?內置豐富的標準化健康狀態(tài)采集與控制接口，采集平臺軟硬件的健康狀態(tài)，為上層健康管理應用提供支撐。

2.3.3 SRTF核心框架
SRTF核心框架(CF，Core Framework)是SRTF操作環(huán)境的核心軟件，運行于軟件無線電終端，為終端設備提供資源調度與波形管理能力，包括啟動組件、框架控制組件、框架服務組件、xml文件解析組件等。
設計原則：
?符合SCA4.1及SRTF標準。
?采用模塊化設計，具有極強的伸縮性，可針對不同的應用場景及不同的軟無系統(tǒng)架構，配置不同的核心庫。
主要功能如下：
?提供波形加卸載、啟停、屬性配置與查詢等控制功能。
?提供邏輯設備、服務組件的啟停、屬性配置與查詢等控制功能。
?提供波形查詢、邏輯設備查詢、服務組件查詢等功能。
?提供動態(tài)部署、親和部署、通道部署等多種波形部署策略。
?提供分布式文件系統(tǒng)管理功能。
?提供組件之間的連接管理功能。

2.4 應用層
應用層（AL，Application Layer）是開發(fā)者基于SRTF操作環(huán)境開發(fā)的業(yè)務類服務，包括波形、邏輯設備、服務、健康管理以及自定義其他應用。
波形是開發(fā)者根據(jù)軟無系統(tǒng)功能需求開發(fā)的一系列功能組件的組合，主要包括GPP波形組件、FPGA波形組件、DSP波形組件等。
邏輯設備是物理設備的代理，實現(xiàn)對物理設備的操作控制；為波形等應用與物理設備的交互提供標準規(guī)范接口，屏蔽底層設備驅動實現(xiàn)。
服務組件是為各類上層應用提供公共服務的基礎設施，為上層應用提供訪問平臺軟件資源的標準接口。

2.5 sdrIDE集成開發(fā)環(huán)境
sdrIDE集成開發(fā)環(huán)境是面向軟件無線電系統(tǒng)，集波形建模、部署、監(jiān)控、調試等功能為一體的集成開發(fā)環(huán)境工具鏈，主要包括建模工具、部署工具、監(jiān)控工具、鏡像構建器、系統(tǒng)調試器等；采用全流程模型驅動的方式支撐用戶進行波形開發(fā)，使過程資產(chǎn)復用達到最大化。
sdrIDE集成開發(fā)環(huán)境各工具之間的工作流程關系如下圖所示，鏡像構建器可提供SRTF操作環(huán)境源碼開放，幫助用戶根據(jù)自身業(yè)務需求對SRTF操作環(huán)境鏡像進行定制化開發(fā)；建模工具用于幫助開發(fā)者快速完成平臺、波形等模型的構建；部署工具將開發(fā)平臺下完成建模的組件、平臺包等模型快速部署到運行平臺；系統(tǒng)調試器提供精細化的狀態(tài)監(jiān)測與管理控制，實現(xiàn)對波形、平臺資源的深度調試；監(jiān)控工具幫助用戶對目標系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)測和管理控制。

圖2-2 sdrIDE工具鏈工作流程

審核編輯 黃宇