面向服务的无线电重配置方案设计

摘要：分析了基于面向服务体系架构(SOA)的Web服务架构特点，提出了把面向服务的系统设计和集成思想应用到认知无线电系统(CRS)的设计和构建上，将其称之为面向服务的无线电(SOR)。SOR的各功能单元以松耦合服务的方式提供，实现最大程度的移植和重用。通过重新组合不同的服务或改变服务的参数可以灵活地实现SOR系统的重配置。根据这一概念，设计实现了基于SOR的原型系统。
关键词：面向服务；认知无线电；系统重配置；原型系统

0 引言
软件无线电技术的成熟为认知无线电的实现提供了基础，把面向服务(Service-Oriented)的系统设计和集成思想应用到认知无线电系统(Cognitive Radio System，CRS)的设计和构建上，称之为面向服务的无线电(Service-Oriented Radio，SOR)。SOR的实现主要是通过对认知无线电可重配置的各种功能模块，比如编码／译码，调制／解调等进行封装，将其封装为可在局域网或因特网上发布，调用的各种服务。然后用户可通过对各种服务的调用和编排实现CRS的各种应用。因为被封装的服务是可以根据用户需求进行调整的，所以SOR可以灵活地实现CRS的重配置。用SOR设计CRS将会带来很多优点：它可以实现系统的松耦合，使系统开发不受地域限制，增强了系统的开放性，并且通过各种服务的调整和编排，提高系统的灵活性和可重用性。

1 Web服务的技术集合
基于SOR的认知无线电系统采用Web服务的技术集合来实现。认知无线电系统的各功能单元主要通过两大类服务，即传统软件无线电服务、认知核服务分布式地部署在局域网或因特网上。传统软件无线电服务包括前端信号处理服务、调制解调服务、信道编解码服务、频谱分析服务等，认知核服务包括各种学习服务、推理服务、优化服务以及数据库服务等。SOR采用一系列的Web服务协议，其协议栈如图1所示。

Web服务协议栈分为三层：网络和传输层、服务描述和发现层、服务工作流层。安全性、易管理性、服务质量保证贯穿于整个三层。Web服务的最基础技术层次是网络和传输层，网络协议主要采用HTTP协议，并在此基础上采用XML描述数据，使用简单对象访问协议(Simple Obj-ect Access Protocol，SOAP)进行不同服务之间消息的传递。如图2所示，服务描述和发现层使服务的提供者和服务的请求者能够成功交互，服务的提供者将认知无线电系统的服务用Web服务描述语言(Web Services Description Language，WSDL)来描述，并在UDDI(Universal Des-cription Discovery and Integration)服务注册中心进行注册和发布，服务的请求者通过在UDDI服务注册中心可以查看和检索其需要的服务。服务工作流层根据认知无线电的系统功能和参数要求，使用的是Web服务的业务流程执行语言(Web Service Business Process Execut-ion Language，BPEL)将一系列基本服务进行编排和连接形成新的服务以完成认知无线电通信任务。

2 基于SOR体系架构的重配置调整方案
SOR体系架构是一种将面向服务思想引入无线电系统的实现方法。在SOR中，认知无线电可重配置的各种功能模块，包括软件处理模块和硬件处理模块，以服务的方式提供并分布式部署在局域网或因特网上，通过对服务的编排和调用，实现系统各种应用。基于SOR的CRS具有如下优点：松耦合架构能增强系统灵活性和业务敏捷性；可重用的服务能有效节省基础设施的部署规模从而节约运营商成本。认知无线电系统通过重新组合不同的服务或改变服务的参数可以灵活地实现系统的重配置。
2．1 服务的注册发布与调用
如图3所示，认知无线电系统的各功能单元，包括软件无线电各功能单元(调制解调服务，前端信号处理服务，网络协议服务等)和认知引擎的功能单元(感知服务，判断服务，决策服务，学习服务等)以服务的方式提供并且在服务总线上注册发布。例如，根据环境和用户需求，有一些服务(感知服务E，判断服务B，决策服务B，网络协议服务C，链路服务B，调制解调服务D，前端信号处理服务A，学习服务A)被选中并连接，这些服务的参数被确定，以完成该认知无线电系统的功能。

2．2 基于SOR的CRS部署示例
图4为基于SOR的CRS部署示例。一个CRS由运营商A、运营商B与服务提供商组成。运营商和服务提供商以服务方式提供各种功能模块，例如调制解调服务、语音编译码服务、推理服务等，并且将这些服务分布式地部署在网络上。

发送端可配置参数如下：
信道编码：无、1／2CC、2／3CC；
调制：GMSK，QPSK，BPSK；
视频码流速率：200 Kb／s～1 Mb／s；
可调工作频率：2 450～2 460 MHz可调；
信号带宽：200 Kb／s～1 Mb／s；
可调发射功率：0～50 mW可调。

接收端可配