无线软件定义网络研究前景展望

软件定义网络是一种新型网络创新架构,其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。软件定义网络能够改变现有的数据发送规则,由转发设备决定的僵硬模式能够显著提高数据发送的服务质量。目前软件定义网络的无线网络条件下应用的研究还处于起步阶段,本文分析了无线网络中实现软件定义网络可能遇到的困难与机遇。

发展无线软件的当务之急是标准化

虽然无线LAN和WAN服务已相当普遍,但可以运行于这些无线网络上的应用软件却为数甚少。问题在于无线网络对软件协议栈的每一层都提出了新的要求:应用软件性能能顺畅地运行于多种多样的协议之上,最好应当与应用层以下的各种协议无关;传输层必须在开销最小的情况下进行可靠的传输;网络层应当能够找到数据包的目的地(移动用户);物理层必须能让应用程序知道移动设备是在覆盖区之内或以外。 针对这种需要,已有一些标准化团体在努力解决无线软件的标准化问题。这些标准化工作大多还处在初期阶段,而且都会遇到不同的技术难题,所以,现在还无法断言哪一种方案最终将成为实用标准。但有一点可以肯定:一旦确定了标准,无线应用软件将具有更好的可移植性,其数量和质量将迅速发展起来。图1说明当前正在开展的无线软件标准化工作。

美立法限制开源无线软件

开源的发展势不可挡,但其安全性一直受到质疑,而美国立法限制开源无线软件也是出于对安全的考虑。

无线软件平台的简约之美

每年有数以十亿的CPU是为嵌入式设备而制造的。

App Designer辅助教学方法探索与实践——以软件无线电课程为例

软件无线电作为通信学科的必修课程,具有承上启下的重要作用。因课程原理抽象、理论公式复杂,学员在学习过程存在理解掌握难、实践应用难等问题。通过对当前软件无线电教学过程中存在的不足与困难进行分析,提出利用MATLAB App Designer辅助课程教学,从教学准备、课堂互动、自主实验、反馈提升四个方面开展课程教学改革。实践表明,该方法对于提升学员的工程思维、系统思维具有显著效果,同时可以增强学员理论联系实际的能力。

一种小型化软件无线电通信平台设计

该文针对小型化软件无线电平台轻量化、低功耗设计要求,提出了一种基于SOC芯片的开放性、标准化、小型化的软件无线电通信平台,可实现通信装备架构统一、波形按需加载。

软件定义无线网络异构服务功能链低功耗部署方法

受到节点性能以及功耗方面的限制,在对无线网络异构服务功能链进行部署时,通常会因缺乏节点重要程度评估而导致部署效果不佳。对此,提出软件定义无线网络异构服务功能链低功耗部署方法。首先通过对网络协议内容进行获取,实现拓扑结构感知,并构建出节点重要度与节点链路数目之间的相关关系,对网络节点的重要度进行计算。然后将原始服务功能链拆分为多个独立的服务功能,并以节点综合度最高以及网络功耗最低构建出的目标函数作为映射方案求解途径,将服务功能映射到物理节点上。利用SDN控制器的编程接口,将功能链分解与映射的结果转化为网络配置指令。最后构建交换机的流量需求信息与待部署节点之间的映射关系,从而实现低功耗部署。在实验中,对提出的服务功能链部署方法进行了部署效果的检验。最终的测试结果表明,采用提出的方法对服务功能链进行模拟部署后,软件定义无线网络的功耗值更低,具备较为理想的部署效果。

基于软件无线电方案无线无源SAW温度阅读器设计

目前谐振型声表面波(SAW)阅读器射频电路大多采取分立器件设计,针对系统整体工作频段受限,硬件设计繁琐的问题,该文提出了一种软件无线电方案。软件无线电系统主体由ZYNQ和AD9361组成,射频收发端口添加LNA、PA进行信号功率放大,使用射频开关隔离收发。通过发射步进频率5 kHz、带宽1 MHz扫频信号,并对回波进行频谱分析求取最大值,最终得到谐振频率。针对SAW传感器回波持续时间较短而导致FFT计算分辨率的不足,使用重复采集增加数据长度,将阅读器的分辨率提高到468.75 Hz。实验结果表明,该阅读器能够正确探测传感器温度变化。

产出导向软件无线电实验教学方案

产出导向教育(Outcome-based Education,OBE)理念受到了工科教育界的高度重视。软件无线电是一种新型的无线电体系结构,通过硬件和软件的结合使无线网络和用户终端具有可重配置能力,契合当前电子信息产业模块化、软件化的发展趋势,适合培养具备解决复杂工程问题的学生,在基于OBE理念的实验教学过程中可以发挥独特的优势。利用软件无线电平台设计的培养无线电工程师的实验方案包括:实验实施、考核评价机制、持续改进机制。所涉及的方案按照以学生为中心的原则,遵循OBE教育理念,可以由浅入深地达到培养学生解决复杂工程问题的目的。

基于软件无线电的通信卫星柔性测试技术

针对通信卫星有效载荷地面测试系统专用化程度高、人员操作性差、软件兼容性低、迭代更新成本高的问题,文章提出一种基于软件无线电的卫星柔性测试技术,发挥软件无线电支持高级语言编程和灵活程度高的特点,将不同通信卫星有效载荷体制以软件自定义实现的方式统型到通用的硬件平台,设计可用于各型通信卫星有效载荷测试的通用化地面测试设备,实现卫星有效载荷测试技术经济一体化。经在卫星移动通信载荷和航空监视载荷中实际测试验证,结果表明:基于软件无线电的卫星柔性测试设备满足通信卫星有效载荷的测试需求,可为软件无线电技术在卫星测试领域的探索和应用提供参考。

基于软件无线电的音视频通信一体化方案

为解决传统无线电平台对音视频传输误码率高、速率慢及设计复杂等问题,设计并提出基于ZYNQ和AD9361软件无线电方案。方案以IEEE802.11a协议为标准使用OFDM作为其主要调制技术,并通过网口实现ZYNQ与电脑主机之间的视频数据交互。功能测试结果表明,通过该方案设计的系统在天线接收范围内能持续保持数据误码率为零,并可根据实际需求灵活调整参数。此外,设计的一体化终端具有高实用性、强可扩展性和低复杂性,可广泛应用于各种环境。方案为音视频通信一体化提供全新的解决思路和方法,对无线视频通信产品开发具有较好的价值和现实意义。

基于软件无线电的短波电台模拟器设计与实现

本文提出了一种基于软件无线电的短波电台模拟器设计方法。模拟器前端采用Vue3实现,后端利用Python开发,网络通信基于WebSocket完成,同时结合GNU Radio平台和Lime-SDR硬件完成了短波电台模拟器的软硬件实现。文中提出的短波电台模拟器设计方法具有极好的灵活性和扩展性,适用于各种型号短波电台模拟器的快速开发,可以大大降低短波电台模拟器的成本,具有很好的应用前景。

基于软件无线电的GNSS欺骗方法及系统设计

针对目前无人机反制技术存在的干扰功率高、易造成二次伤害等问题,提出一种基于软件无线电的全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)欺骗方法。根据真实信号的发射时间、多普勒频率和导航电文等信息重构欺骗基带信号,并通过软件无线电平台将数字基带信号转变为射频信号,实现信号的播发。欺骗信号参数预测精度仿真结果表明,所提出的算法预测信号发射时间能达到小于10 ns的精度,预测多普勒频移能达到小于1 Hz的精度,验证了该欺骗方法的隐蔽性和可行性;实物实验结果表明,该欺骗系统能够有效进行授时、位置、轨迹欺骗。所提出的算法能够在软件无线电平台上实现隐蔽性较好的欺骗,具有成本低、实现简单、负面影响小等特点。

基于ADRV9009的高性能小型化软件无线电收发系统

为了解决传统无线电收发系统硬件结构复杂、收发带宽小、灵活性及可扩展性差、功能单一等问题,提出了一种基于高性能捷变收发器ADRV9009及Kintex-7 FPGA的软件无线电收发系统的设计与实现方法。该高性能软件无线电收发系统主要由高带宽射频单元、数字信号处理单元以及外设单元三大部分构成,能够灵活配置发射接收频点、带宽等参数,具有良好的射频性能。与传统的软件无线电平台相比,具有体积小、灵活性及可扩展性强、应用场景丰富等特点,有望在移动通信、卫星通信等领域得到广泛应用。

“软件无线电技术”课程系统观理念设计

“软件无线电技术”是电子信息类专业典型专业课。为了全面建设课程,基于工程教育专业认证,融入课程思政系统观,实现价值引领、知识探究和能力建设。课程教改呈现职业素养系统观的教学实施方法和具体实施途径。通过系统观的探索应用发现教学效果良好,值得电子信息类专业其他课程教学借鉴。

软件无线电技术在广播发射机中的应用

针对无线广播通信的技术要求,在软件无线电技术背景下完成了发射机的设计。首先,对比了广播通信领域常见的两种发射机结构,超外差结构和直上变结构。其次,对发射机设计所需的参数进行分析,包括灵敏度、噪声因子、频率区间、发射功率和发射效率。再次,进行了发射机的结构设计,这是一种双变频超外差结构。最后,对这种发射机的结构进行变频性能分析。它可以完成3种形式的变频,体现了软件无线电技术的灵活性。

面向软件无线电的物理下行共享信道优化与实现

针对软件无线电平台Open Air Interface(OAI)终端侧物理下行共享信道(Physical Downlink Shared Channel,PDSCH)中解扰模块和信道译码模块数据延时大的问题,提出了基于图形处理单元(Graphic Processing Unit,GPU)中统一计算设备架构的PDSCH优化方案,对传输块进行比特级和码块级数据划分,设计了多GPU下的并行解扰和并行信道译码,降低了数据延时,提高了下行峰值速率。实验结果表明,该优化方案基本维持了原有循环冗余校验码错误率,且在不同传输块大小下,解扰模块耗时最大降低92.1%,信道译码模块耗时最大降低83.7%,终端PDSCH耗时最大降低77.8%,下行峰值速率最大提高138.3%,有效提升了OAI平台性能。

数字广播电视中软件无线电技术的应用

目前,电视作为大众日常生活中不可缺少的电器,在网络技术快速发展的今天,电视的地位依然不可动摇。与传统的模拟电视相同,数字电视同样也存在不同的制式,并且随着科学技术的不断发展,数字电视技术也不断优化,但是在实际工作中依然存在一些问题。本文对软件无线电技术的核心概念进行了分析,并就软件无线电技术在数字广播电视中的应用展开了分析研究,希望能够为广大数字广播电视工作者提供一些工作借鉴和工作思路。

软件无线电技术在数字广播电视系统平台中的应用

软件无线电技术的核心在于构建一个灵活、可模块化的硬件架构。以软件为中心来实施无线通信功能,颠覆了传统的、以硬件为核心且功能有限的通信设备设计思路。该技术以最小化单功能硬件组件推动了数字信号处理技术靠近天线端实施,表现出了其全方位、开放式及高度可编程的特性。用户可以仅通过更新软件来重新定义硬件功能,从而实现通信能力和应用可能性的创新。

基于误码率的软件无线电射频干扰效应分析

针对通信系统工作过程中受到外界电磁干扰而无法通信的问题,研究了基于软件无线电的电磁干扰效应及误码特征。通过分析典型软件无线电电磁信号传输特性及其信息链路电磁干扰耦合路径,设计了软件无线电通信干扰实验系统。该系统利用Simulink软件观测、记录通信信号眼图、星座图信息等受扰特征,并通过分析接收信号的误码率,给出了不同干扰信号对通信系统的影响规律:当同频干扰功率达到-40 dBm时通信开始出现误码,干扰功率每增加5 dB,误码率增加一个量级,干扰功率增加到-18 dBm时,误码率达到阈值0.25;邻频干扰误码率随干扰功率变化趋势与同频干扰一致,但出现误码的最小干扰功率更大;带外强干扰信号也会影响通信系统可靠性,在相同误码率情况下,需要更大的干扰信号功率且大小与信号频偏成正比。