通信软件论文范文

2022-05-10

要写好一篇逻辑清晰的论文,离不开文献资料的查阅,小编为大家找来了《通信软件论文范文(精选3篇)》,供需要的小伙伴们查阅,希望能够帮助到大家。传统的观点认为,信息技术包括软件和通信——软件改变信息的形态,通信改变信息的位置,两者互斥,不可相互替代。而随着技术的发展,软件与通信的对立转化为渗透,软件悄然改变着通信的方式,其中最为显著的和最让消费者有深刻感受的是,在每个人生活中必不可少的移动通信。

第一篇:通信软件论文范文

基于PowerPC+DSP总线通信软件设计

【摘要】 PowerPC是IBM和Motorola公司共同开发的高性能、低功耗、开放架构的处理器,采用简单的指令集,同时集成了PCI-Express、千兆网络及CAN等多种网络通信控制器,支持DMA、I2C、UART等数据交换组件,具有处理能力强、网络通信接口多等优点,被广泛应用于汽车电子、航空航天、工业控制等要求高性能和高可靠性的领域。文章通过这一点对基于PowerPC750配备VME总线的CPU模块进行相关设计。

【關键词】 PowerPC DSP 双口存储器 故障管理

PowerPC处理能力强,性能优异、体积小、重量轻、散热量小,在航空航天、石油、水利、交通运输、工业控制、数控采集等领域获得了广泛的应用。DSP它不仅具有可编程性,而且实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器。将PowerPC和FPGA结合的相控阵雷达波束控制系统能够充分利用PowerPC的高性能处理能力和FPGA的定制电路设计能力,同时兼顾功耗、成本、设计周期等因素,是对体积要求小、负载要求轻、计算能力要求高的相控阵雷达波束控制系统的有效解决方法。

一、总线通信系统架构

总线通信系统由一个CPU(PowerPC)模块、一个DSP模块以及电源模块组成。CPU模块采用PowerPC750处理器,同时集成了网卡和大容量FLASH,具有高速的数据采集及处理、仿真任务调度以及数据存储等功能。DSP模块采用TMS320F240系列芯片,通过局部总线,与外界设备通过RS422、ARINC429等数据交换总线相连。用户通过PowerPC发送和接收任务数据,PowerPC再通过双口存储器与DSP相连接,进行数据交换,DSP则负责RS422串行通信总线和ARINC429总线通信的控制管理、数据接收和发送等,以上整个系统完成了总线的通信功能。主处理器为P2020通用嵌入式双核处理器,从处理器为XC7K325T FPGA,主处理器基本功能是根据天线波束指向要求,计算各天线单元移相器所要求的波控码,传输至每一个移相器,控制每一个移相器相位状态的转换。从处理器主要完成波控码值的分发,可以通过并行或者串行的方式,以减少码值分发的时间。

二、总线通信系统软件设计

软件设计层次结构包括Bootrom、VxWorks操作系统、应用程序三个部分。BootRom:主要用于操作系统映像、应用程序的加载,运行在目标机上,可以通过网络RJ45接口、串行RS232接口与宿主计算机板卡建立连接这种方式,把操作系统的映像、应用程序更新到系统的FLASH存储设备中,同时提供相关的功能,设置BOOTROM的启动方式、启动参数、自身更新BootRom程序。Vxworks操作系统:主要提供嵌入式系统所需要的任务调度、同步机制、中断处理、文件管理等基本功能、与目标机相关的设备驱动。嵌入式VxWorks操作系统内核和相关组件是由WindRiver公司提供的,在波控软件设计中,需提供与操作系统相关的硬件驱动程序。应用程序:应用程序为运行在VxWorks操作系统之上的波控程序。

三、总线通信系统软件设计

1、总线通信系统软件概述。总线通信系统软件由驱动软件和控制软件组成,是实现RS422串行通信和ARINC429总线通信的专用软件。其中,驱动软件实现DSP与主机应用软件间的接口控制与数据传递,它可提供各类消息数据的读、写支持,对DSP内程序的调度。控制软件负责RS422串行通信和ARINC429总线通信的控制、数据接收和发送等。

2、驱动软件。驱动软件运行在PowerPC模块上,是应用软件与控制软件的接口软件,为实现应用软件的管理功能,驱动软件控制DSP模块的初始化、启动、停止、自测试,监控DSP模块状态,控制DSP模块和主机的数据交换。当DSP在处在停止状态,调用DSP_Bit进行DSP自检测,调用DSP_Initialize进行DSP初始化。驱动软件按其功能分为:模块控制程序、RS422控制程序、ARINC429总线控制程序、操作信息控制程序。模块控制程序的主要功能是启动DSP模块上的初始化程序,使DSP初始化,然后启动DSP上的启动程序使DSP开始工作,还可以停止DSP运行以及启动DSP上的BIT程序进行自检测。RS422控制程序的主要功能包括对RS422各通道进行初始化(各通道的接收/发送数据缓冲区划分,每个数据块的新数据、错误、中断等标志字的设置,波特率、奇偶校验位、数据位和停止位的设置),接着从双口存储器读DSP端RS422接收到的消息,并将要通过RS422发送的消息数据写入双口存储器,最终由DSP上的RS422进行数据发送。

3、控制软件。控制软件运行在DSP模块上,它负责RS422串行通信总线和ARINC429总线通信的控制、数据发送和接收等。控制软件的主程序中包括对DSP的初始化、启动、自检测、停止及复位等功能。控制软件响应来自运行在PowerPC上驱动软件的下发的命令,进行相应功能操作。在DSP模块初始化中,定时器中断被使能。定时器中断服务程序会以固定的周期执行,其中包括RS422通信握手,RS422在线状态判断,RS422发送和接收数据,ARINC429总线发送和接收数据等程序。

总结:在总线通信软件中采用PowerPC + DSP的结构,既能发挥PowerPC高速信号采集和处理能力,又能发挥DSP高速数字信号处理能力。PowerPC上运行的驱动软件是应用软件与控制软件的接口软件,实现了应用软件的管理功能。该软件充分利用系统资源,实现了通信总线的控制与管理,满足了航电总线通信与管理的要求。

作者:祖嘉璐

第二篇:软件重新定义通信靠软件技术改造和延伸

传统的观点认为,信息技术包括软件和通信——软件改变信息的形态,通信改变信息的位置,两者互斥,不可相互替代。而随着技术的发展,软件与通信的对立转化为渗透,软件悄然改变着通信的方式,其中最为显著的和最让消费者有深刻感受的是,在每个人生活中必不可少的移动通信。

由第一代模拟通信,到数字通信时代的2G、3G、LTE,移动通信是近20年发展最为迅速的行业之一。在大规模基础设施建设后,稳定而优质的语音服务和触手可及的数据服务让用户习以为常。在硬件装备竞赛过后,人们开始反思如何才能让通信摆脱“夕阳产业”的阴影。

制式共存软件为先

可靠性以及“5个9”的标准就是起源于通信业,由此可见通信行业硬件质量有多么过硬。之前,毛利率是靠技术门槛获得的,越封闭、门槛越高、应用越广的行业越赚钱。现在,游戏规则改变,单玩硬件已经玩不转了,服务和软件才是持续盈利点。

移动通信制式一直在向前演进,LTE已箭在弦上。从部署规模和用户增长角度而言,LTE是移动通信史上发展最快的系统——LTE用户数在2018年将攀升至约16亿。

在2G向LTE演进的过程中,不同制式长期共存,多种频段和多种模式之间的互联互通和相互兼容的问题亟待解决,这对设备、运维系统提出更高要求——硬件不变,仅通过软件更新完成制式平滑升级,同一运维系统对多种制式共管。对平台的需求,对软件设计和研发管理的挑战都随之而来。

软件无线电(SDR)技术是一个解决之道。它以开放体系结构为基础,在硬件的平台上应用软件技术来实现具有最大灵活性和适应性的无线通信方式和功能的系统。软件无线电系统可以进行重新配置,它只需要开发一套通用的硬件系统,通过不同的软件来适应不同的环境——多种业务、标准、频带。应用软件无线电技术后,移动终端可以在不同系统和平台间无缝切换。

2011年,硅产品知识产权平台解决方案和数字信号处理器内核授权厂商CEVA公司和网络基站应用半导体解决方案供应商Mindspeed科技公司宣布,携手把SDR技术引入无线基站设备中,进一步提升4G无线基带解决方案的性能和灵活性。

中国主导制定的TD-LTE-Advanced已成为IMT-Advanced国际标准,因此,国内厂商积极将SDR技术与TD-LTE结合起来。近日,京奥通信发布全球最新一款基于SDR技术的TD-LTE数字无线射频直放站,并于2012年底与中国移动合作成功进行了TD-LTE 2.6GHz数字微功率无线直放站场测。

与移动互联网共荣

移动互联网一步步发展为一个颠覆性的新兴行业,其发展轨迹可谓重走PC互联网的老路:大规模基础设施建设(3G、LTE)——基本软件和服务(移动OS、视频通信)成规模——内容/聚合(应用软件商店、LBS、电子书)成趋势——零售/商务(电子商务、企业移动应用)崭露头角。移动互联网的进一步发展,有赖于硬件设备、软件服务、通信技术等形成合力,实现跨界联合创新。

对通信而言,移动互联网的发展是一个新的契机,移动互联网给予了通信行业新的驱动力,使其摆脱增长停滞的困局。

爱立信12月初发布的《流量与市场数据报告》显示,数据流量在2011年第三季度至2012年第三季度期间翻番,并有望在2012 至2018年期间以50%的复合年增长率持续增长。爱立信高级副总裁兼战略部主管Douglas Gilstrap表示:“智能手机和平板电脑改变了人们使用互联网的方式,人们对移动网络质量的期望也越来越高。移动通信正成为日常生活越来越重要的组成部分。”

在2012年12月27日召开的全国工业和信息化工作会议上公布的数据显示,中国移动软件应用市场仅经过3年的发展就成长为全球第二大市场,最大应用商店应用数达74万,平均每小时有55个新应用上线。

较之3G,LTE最明显的改进来自于高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。用户最直观的感受是下载速度的近十倍提升,应用软件将成产业中最强大的一环:对消费级应用来说,移动高清电视和互动游戏等业务成为现实,消费者将越来越依赖移动网络,有越来越多应用供选择;在企业级应用中,统一通信平台提升了企业信息共享与沟通能力,使办公效率大为提高,打造了一个便捷、高效、无缝的办公环境。

以统一通信平台为例,它涉及多方:企业软件提供商,如微软、IBM等将即时通信应用嵌入解决方案中以建立涉及电子邮件、即时通信、移动电话、网络电话及视频会议等业务的统一通信平台;网络提供商把统一通信协作应用作为扩展战略,如思科、西门子等;Web入口及即时消息供应商,包括腾讯、雅虎等,它们在企业桌面市场有很强的地位,是实现移动办公不可或缺的一部分;运营商,其业务范围涉及无线视频会议、即时视频消息和聊天、短视频呼叫中心等。

行业格局或大变

数年前,就有运营商将沦为“智能管道”的预言,这种趋势愈演愈烈——据中国电信科技委主任韦乐平透露,以腾讯为例,它对中移动收入贡献不超过10%,但是它耗费中移动流量的40%。

在“智能管道”之后,运营商又迎来了一个新名词“虚拟运营商”(Virtual Network Operator,VNO)。2012年6月,国家明确民营资本可进入电信业后,大家普遍认为虚拟网络运营商牌照的发放会提上议程。虚拟运营商,指的是企业可通过互联网或者租用运营商网络的方式,经营基本电信业务。虚拟运营商不同于增值服务商之处在于,它以自己的品牌向最终用户提供服务,拥有计费系统、客服号、营销和管理体系。英国维珍移动就是全球最著名的虚拟运营商之一。

腾讯是中国最有可能成为虚拟运营商的厂商:腾讯极有可能在3~5年内建成自有骨干网(租赁光纤+自建IDC);拥有7.5亿QQ用户、4.3亿微博用户、2亿微信用户;年纯利超百亿元,超过联通;极其完整的产品线;不弱于电信运营商的研发和创新能力、服务意识。

作为个人用户,你可以想想,短信和语音通信的使用频率是不是越来越低了——国内以微信、国外以WhatsApp为代表的基于手机通讯录的即时通信软件已经开始挑战运营商基础业务,而增值业务如彩铃等也可能会被前端化。

如何依托互联网精品应用增加客户对运营商管道的黏性,锁定客户,是运营商不得不下功夫的必修课。所幸的是,运营商开始积极进行自身改造,以软件为发力点,以逆转低值化、边缘化和管道化局面。但可以肯定的是通信产业已是暗流涌动。

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通信行业里的新产品

中国电信天翼Live客户端是中国电信面向家庭和个人用户推出的综合信息服务终端软件,它将通信与互联网应用及内容服务融合为一体,为中国电信宽带用户与手机用户提供文字、语音、视频等多媒体视听、沟通平台。

微信是腾讯推出的一款通过网络快速发送语音短信、视频、图片和文字,支持多人群聊的手机聊天软件。微信软件本身完全免费,使用任何功能都不会收取费用,微信时产生的上网流量费由网络运营商收取。2012年9月17日,微信注册用户数过2亿。

作者:金小鹿

第三篇:量子通信:绝密的未来通信

什么是量子通信?

在量子的世界中,對于一个微观的粒子,测量过程本身将不可避免的给我们要测量的物体造成一个显著的扰动,而且即使在原则上,我们也完全没办法把这一扰动减小到零;另一方面,观测行为本身又会破坏粒子原来的状态,让你永远不可能知道粒子本来的状态是什么。这就是量子不可克隆原理:你不能够复制一个未知的量子态,而不改变量子态本身。量子不可克隆原理是量子加密的基础。如果我们把想要保密传输的信息,加载到一个个不可能被准确观测和复制的量子态上,而任何的窃听行为都会改变原本传输的数据。那么最后我们取一部分数据出来,检查原本传输的信息是否被破坏,就能够检测到窃听者是否存在。

整个量子通信中,具有短期内真实的应用潜能的就是量子保密通信,其中最有用的部分就是量子密钥分发。经典通信使用最广泛的公钥密码,是假定一些数学难题,最典型的是假定大型数据分解的数学难题。但是,随着计算能力的不断提高,特别是未来量子计算机如果实现的话,这种数学难题的复杂性就迎刃而解了,换句话说,经典保密通信基于的数学方法不能获得严格的数学证明。在这个背景下,量子保密通信最大的卖点就是它的安全性获得了严格的数学证明,这也可以从其量子力学的基本原理来解释。

量子通信另一个核心内容是隐形传输,是利用了光子等基本粒子的量子纠缠原理来实现保密通信过程。纠缠是一种诡异的超距离相互关联的现象:两个纠缠在一起的粒子,即使被完全隔离,当观测一个粒子的状态时,另一个粒子的状态也会发生瞬时的改变。换言之,两个粒子的量子状态是完全关联的。量子物理让人最不可思议的地方在于,事物的状态并不是唯一确定的。对于宏观的硬币而言,只可能存在两种状态:正面朝上或是反面朝上。但对于一枚量子硬币,它可以既是正面朝上又是反面朝上。对于两枚纠缠在一起的量子硬币,如果发现其中一枚是正面朝上,另一枚也一定是正面朝上;当发现一枚是反面朝上,另一枚也一定是反面朝上;如果发现一枚既是正面朝上又是反面朝上,另外一枚也一定既是正面朝上又是反面朝上。因此,纠缠所包含的关联性,要比我们通常理解的宏观上的关联性强得多。

事实上,纠缠的两个粒子尽管可以在很远的距离上一个影响另一个,但它们无法传递任何信息。以密钥为例,当双方共享同一套密钥时,并没有发生信息的传递,直到加密的文本传来,密钥才有意义。量子通信和传统通信的唯一区别在于,量子通信采用了一种新的密钥生成方式,而且密钥不可能被第三方获取。

向全球的量子通信网迈进

发展量子通信技术的终极目标是构建广域乃至全球范围的绝对安全的量子通信网络体系。通过光纤实现城域量子通信网络连接一个中等城市内部的通信节点、通过量子中继实现邻近两个城市之间的连接、通过卫星与地面站之间的自由空间光子传输和卫星平台的中转实现遥远两个区域之间的连接,是实现全球广域量子通信最理想的路线图。

在这一路线图的指引下,欧洲、美国和中国等在过去几年中均进行了战略性部署,投入了大量的科研资源和开发力量,进行关键技术攻关和实用化、工程化探索,力争在激烈的国际竞争中占据先机。光纤量子密码技术目前正从点对点量子密钥分发的初级阶段向实现多节点网络内的量子安全性方向深入发展阶段,全球各地正在加紧进行量子通信系统的实用化和工程化建设。

由美国国防部高级研究署(DARPA)支持, BBN公司(具有很强的军方特色)技术部联合波斯顿大学与哈佛大学共同开展了量子保密通信与IP 互联网结合的五年试验计划。该计划主要内容是以BBN技术部、波斯顿大学和哈佛大学作为三个节点以构建融合现行光纤通信网、互联网和量子光通信的量子互联网,并在此基础上实现保密通信。

在欧盟发布的《量子信息处理和通信:欧洲研究现状、愿景与目标战略报告》中给出了欧洲未来五年和十年量子信息的发展目标,例如将重点发展量子中继和卫星量子通信,实现1000公里量级的量子密钥分配。欧洲空间局计划到2018年将国际空间站上的量子通信终端与一个或多个地面站之间建立自由空间量子通信链路,首次演示绝对安全的空间量子密钥全球分发的可行性。欧盟在2008年9月发布了关于量子密码的商业白皮书,启动量子通信技术标准化研究,并联合了来自12个欧盟国家的41个伙伴小组成立了SECOQC工程。

实用化进程:与经典通信的融合

从目前的实际应用来看,将量子通信网络与现有网络进行融合是最优的发展战略。互联网在设计时并没有深入地考虑安全性,这造成当今的网络安全问题十分突出。量子通信是人类能掌握的最保密的通信技术,量子通信和经典通信网络的融合研究对于提升未来网络的安全性具有重要的意义。

量子通信和经典网络的融合需要解决物理层和组网技术、中继技术和通信应用技术等几个方面的融合问题。对于未来网,应当从基础设施的建设和利用上就考虑和量子通信的融合。由于传统的光通信可能在很长一段时间内仍然是主要通信技术手段,在光通信网络上实现量子通信网络,将是融合的基础。

实际的量子通信中,量子通信与现有通信的融合是一个相互取长补短的过程,量子通信不会完全替代现有的通信技术,而是在现有的技术上在物理层、网络层、应用层将两者进行了融合。

从物理层来说,可以从光源、探测器和信道方面考虑。在光源方面,利用单光子源或者单离子源,或者将激光光源衰减到单光子量级应用到实际工程中;在探测方面,因为是单光子信号源,需要特测器有单光子量级特征,对量子密钥分发中的连续变量进行测量;在信道方面,对于不同的光源用不同波长的商用光纤即可满足条件。

从网络层来说,一方面我们可以采取独立的信道和统一的网络结构,也可以用一根光纤既传递量子信号又传递经典信号;除了光纤技术,还需要采取例如基于纠缠交换的量子中继技术来解决量子通信的远距离传输这一核心问题;此外,在组网的往来上,可以采取电路交换或者波长复用技术,并且增加量子路由器来进行控制。

从应用层来看,我们可以跟现有的互联网安全协议结合,用量子密码来替换现有协议中的初始密码,这样既可以得到更高的安全性也可以保持实际的通信速率。现在实际用到的量子保密分发的方法都是用诱骗态量子密钥分发的方法。而一旦用量子的方法产生密钥,则必须与后继的经典通信结合才能实际应用。比如,我们用量子密码生成种子密钥,然后用经典的方法进行扩张,这样既保证了种子密钥的安全,同时也有很高的通信效率。

量子通信在中国

量子信息因其传输高效和绝对安全等特点,被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究,并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。基于我国近10年来在量子纠缠态、纠错、存储等核心领域的系列前沿性突破,中科院于2011年启动了空间科学战略性先导科技专项,力争在2015年左右发射全球首颗“量子通讯卫星”。

中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人,与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成联合团队,于2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。实验证明,无论是从地面指向卫星的上行量子隐形传态,还是卫星指向两个地面站的下行双通道量子纠缠分发均可行,为基于卫星的广域量子通信和大尺度量子力学原理检验奠定了技术基础。

如果应用量子通信这项高科技,中国军方能瞬间传送军事信息而又确保万无一失。通过这项保密力度极强的科技的应用,能大幅度提升军队的指挥和控制能力,使得中国在信息战能力方面超越美国。

发射量子通讯卫星早就被中国科学界列为一项核心任务。早在2011年9月,中国科学院院长、党组书记白春礼在谈到中国能否抓住第六次科技机遇时透露,中科院计划在未来十年发射五颗科学卫星,其中,量子通讯卫星的卫星发射将列为重中之重。

由于量子信号的携带者光子在外層空间传播时几乎没有损耗,如果能够在技术上实现纠缠光子再穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性,人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。这样一来,这种世界上最为保密的通信手段将会覆盖世界任何角落。

在西方眼中,中国未来将要发射的首颗量子通讯卫星将是一颗战略性和科学试验性的卫星。关于这颗卫星,中国科技大学早在三四年前就提出申请,国家2011年批准可发射,目前计划在2015年发射。据中国科技大学内部人员透露,首颗量子通讯卫星属于一颗小卫星,一般的卫星都是几吨重,它只有几百公斤。另外,这枚量子通讯卫星的执行目标很单一,就是用来试验量子通信的相关内容。据了解,将会有专门的机构制造出量子通讯卫星,中科大只是在它上天后利用其做实验。

此外,首颗量子通讯卫星的设计寿命也很短,只有两三年,完成预定的实验后可能就要坠毁。看来,这颗卫星只是“探路者”,今后更多的量子通讯卫星“上天”后,就可以打造一个全球性的量子通信网络。

作者:于笑潇

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