面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统，包含二个GSIM模块和若干功能模块，GSIM模块和功能模块内部均包含SRIO交换机，功能模块内部的SRIO交换机一端连接到二个GSIM模块的SRIO交换机，另一端连接到本模块的各个计算节点，在主GSIM模块出现故障后备份GSIM模块替代主GSIM。本发明专利技术实现了当主网络出现故障时，软件无线电系统能够及时切换到备份网络，防止功能失效。

Dual SRIO Network Backup System for Software Radio System

The invention discloses a dual SRIO network backup system for software radio system, which includes two GSIM modules and several functional modules. Both GSIM modules and functional modules contain SRIO switches. One end of SRIO switches in functional modules is connected to SRIO switches of two GSIM modules, the other end is connected to each computing node of the module, and the main GSIM module fails. The backup GSIM module replaces the main GSIM. The invention realizes that when the main network fails, the software radio system can switch to the backup network in time to prevent the function failure.

【技术实现步骤摘要】
面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统
本专利技术涉及软件无线电(SoftwareDefinedRadio，以下简称SDR)系统中的高速总线网络冗余设计，以及总线网络的主备切换方法，尤其是基于软件通信架构(SoftwareCommunicationArchitecture，以下简称SCA)的SDR系统上双高速串行总线(SerialRapidIO，以下简称SRIO)网络切换方法。
技术介绍
SDR系统通过硬件和软件的结合使射频设备具有了可重配置的能力，在不改变硬件的前提下，可以通过改变软件来实现不同的射频功能。它改变了传统观念，从软件化、智能化、通用化、个人化和兼容性等各个方面为无线通信带来深远的影响，逐渐形成和计算机及程控交换机相当的巨大产业。SCA通过面向对象方法划分软件/硬件结构，建立了开放的系统标准，提供了与具体实现无关的软件无线电开发框架，保证了软、硬件的可移植、可重构及设备的互操作性。随着高性能运算芯片以及大规模可编程阵列的专利技术，SDR系统在硬件运算性能上得到了越来越大的提升；而随着高速(Gb级)串行总线，如PCIE、RapidIO的专利技术，计算节点间的通信带宽能力大大提高，为处理宽带信号提供了支持，大大提升了SDR系统的应用范围，并且为分布式的SDR系统提供了可靠支持。SDR系统由现场可更换模块(LRM)构成，主要分为主控交换模块(GSIM)、信号处理模块(GSPM)、数据处理模块(GDPM)等。由于高速总线在SDR系统中负责联通各个计算节点，且该SDR系统应用于航空、航天等高可靠性要求领域，因此在可靠性上，对于总线具有很高的要求。而对于SDR系统采用的SRIO网络来说，其通常由节点与交换机构成，当某些节点或者交换机出故障时，可能会导致交换机无法正常交换数据包，导致节点间无法通信，造成整个网络的故障，甚至无法在线恢复，而一旦出现这种情况，将造成整机功能失效。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统，实现了当主网络出现故障时，SDR系统功能能够及时切换到备份网络，防止功能失效。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：一种面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统，包含二个GSIM模块和若干功能模块，GSIM模块和功能模块内部均包含SRIO交换机，功能模块内部的SRIO交换机一端连接到二个GSIM模块的SRIO交换机，另一端连接到本模块的各个计算节点，GSIM模块还包含GPP，当二个GSIM模块确定主备关系后，主GSIM模块上的GPP执行以下程序步骤：A1、执行波形组件，同时监控自身的健康状态，当健康状态正常时，向备份GSIM模块发送心跳包及备份信息，其中心跳包用来表征主GSIM模块工作正常，备份信息包括当前软件无线电系统的波形组件部署情况；A2、当健康状态不正常时，发送切换通知；A3、当接收到备份GSIM模块发送的复位命令后，重新启动并切换身份为备份GSIM模块；备份GSIM模块上的GPP执行以下程序步骤：B1、接收主GSIM模块发送的心跳包及备份信息；B2、当接收到主GSIM模块发送的切换通知，或者超时未接收心跳包后，向所有功能模块发送波形停止命令，向主GSIM模块发送复位命令；B3、切换身份为主GSIM模块，配置所有交换机的路由表，使所有功能模块的数据均通过本GSIM模块完成转发，并加载备份信息，重新部署各功能模块的波形组件，恢复软件无线电系统之前的运行状态，完成的总线主备切换。优选地，二个GSIM模块在上电时，GSIM模块上的GPP通过执行以下步骤确定主备关系：C1、GSIM模块完成启动后，读取整个软件无线电系统的BIT信息；C2、将自身身份设为备份GSIM模块；C3、读取另一GSIM模块是否在位，如果不在位，则设本GSIM模块为“主GSIM模块”，跳过后续步骤，正常运行波形组件，如果在位，则执行C4；C4、读取另一GSIM模块的主备属性，当另一GSIM模块的身份为“主GSIM模块”时，不对自身身份修改，当另一GSIM模块的身份为“备份GSIM模块”时，修改自身身份为“主GSIM模块”。优选地，二个GSIM模块之间通过CAN总线传输主备切换命令传输、心跳包、主备属性查询以及备份数据。优选地，二个GSIM模块所插的插槽上设有槽位号，槽位号里记录了GSIM模块的主备属性。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术针对采用高速总线的SDR系统总线可靠性问题，提出了双SRIO总线冗余备份的方案，可以显著提高SDR系统的可靠性。2.本专利技术针对具有双SRIO总线网络的基于SCA的SDR系统主备切换需求，提出了一种相对简便的策略，实现了高速总线网络的主备切换。3.本专利技术虽然会造成SDR系统波形功能暂停数秒，但是可以保证切换的成功率，减少了系统复杂度。附图说明图1为面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统的结构示意图；图2为双SRIO网络备份系统的SDR系统整体工作流程图；图3为主从模块识别流程；图4为主备切换方法。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。先给出如下定义：定义1：GPP：通用处理器，一般指通用CPU芯片。定义2：DSP：一种专门用来实现信号处理算法的微处理器芯片。定义3：FPGA：现场可编程门阵列，其逻辑功能可以进行重定义。定义4：波形组件：运行在SDR系统上执行一个特定的遵从SCA功能的程序，实现期望的无线电功能。定义5：设备：硬件器件(GPP、FPGA、DSP)的统称。定义6：逻辑设备：SCA规范中，作为软件代理对设备进行抽象的一种虚拟设备。定义7：网络：本文所使用SDR系统的SRIO总线网络。定义8：GSIM：通用交换接口模块，包含一块负责SDR系统管理的GPP以及若干SRIO交换机，构成整个总线网络。定义9：GSPM：通用信号处理模块，包含若干DSP以及FPGA，由SRIO交换机连接，负责SDR系统的信号处理。定义10：GDPM：通用数据处理模块，包含若干GPP，由SRIO交换机连接，负责SDR系统的数据信息处理。定义11：BIT：机内自检，对SDR系统软硬件健康状态进行诊断，并上报故障信息，进行故障隔离。参见图1所示，本实施所示的面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统包括两个GSIM模块和若干个功能模块，功能模块包含两个GDPM模块、4个GSPM模块、其他功能模块若干。以下详细介绍面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统的硬件组成：1.双高速SRIO总线GSIM模块和功能模块内部均包含SRIO交换机，功能模块内部的SRIO交换机一端连接到二个GSIM模块的SRIO交换机，另一端连接到本模块的各个计算节点，构成整个SDR系统的双SRIO总线备份。2.SDR系统管理总线在本实施例，除了SRIO总线还设计了CAN总线，由SRIO总线负责跑SDR系统业务，由CAN负责主备切换命令传输、主备监控心跳包的传输、主从属性查询以及备份数据的传输。这样，当SRIO故障时，也可以通过can控制各个功能模块和GSIM模块。CAN总线连接在每个GSIM模块和功能模块上，利用CAN总线的可靠性，实现SDR系统最基本的数据共享。3.背板槽位识别设计通过在插槽上设计专用识别引脚，每个GSIM模块可以识别出自身所在的槽位号，这样GSIM模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统，包含二个GSIM模块和若干功能模块，GSIM模块和功能模块内部均包含SRIO交换机，功能模块内部的SRIO交换机一端连接到二个GSIM模块的SRIO交换机，另一端连接到本模块的各个计算节点，GSIM模块还包含GPP，当二个GSIM模块确定主备关系后，主GSIM模块上的GPP执行以下程序步骤：A1、执行波形组件，同时监控自身的健康状态，当健康状态正常时，向备份GSIM模块发送心跳包及备份信息，其中心跳包用来表征主GSIM模块工作正常，备份信息包括当前软件无线电系统的波形组件部署情况；A2、当健康状态不正常时，发送切换通知；A3、当接收到备份GSIM模块发送的复位命令后，重新启动并切换身份为备份GSIM模块；备份GSIM模块上的GPP执行以下程序步骤：B1、接收主GSIM模块发送的心跳包及备份信息；B2、当接收到主GSIM模块发送的切换通知，或者超时未接收心跳包后，备份GSIM模块向所有功能模块发送波形停止命令，向主GSIM模块发送复位命令；B3、切换身份为主GSIM模块，配置所有交换机的路由表，使所有功能模块的数据均通过本GSIM模块完成转发，并加载备份信息，重新部署各功能模块的波形组件，恢复软件无线电系统之前的运行状态，完成的总线主备切换。...

【技术特征摘要】
1.一种面向软件无线电系统的双SRIO网络备份系统，包含二个GSIM模块和若干功能模块，GSIM模块和功能模块内部均包含SRIO交换机，功能模块内部的SRIO交换机一端连接到二个GSIM模块的SRIO交换机，另一端连接到本模块的各个计算节点，GSIM模块还包含GPP，当二个GSIM模块确定主备关系后，主GSIM模块上的GPP执行以下程序步骤：A1、执行波形组件，同时监控自身的健康状态，当健康状态正常时，向备份GSIM模块发送心跳包及备份信息，其中心跳包用来表征主GSIM模块工作正常，备份信息包括当前软件无线电系统的波形组件部署情况；A2、当健康状态不正常时，发送切换通知；A3、当接收到备份GSIM模块发送的复位命令后，重新启动并切换身份为备份GSIM模块；备份GSIM模块上的GPP执行以下程序步骤：B1、接收主GSIM模块发送的心跳包及备份信息；B2、当接收到主GSIM模块发送的切换通知，或者超时未接收心跳包后，备份GSIM模块向所有功能模块发送波形停止命令，向主GSIM模块发送复位命令；B3、切换身份为主GSIM模块，配置所有交换机的路由表，使所有功能模块的数据均通过本GSIM模块完成转发，并加...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱会柱，段瀚林，张亦居，李裕，羿昌宇，张海辉，易国锴，赵阳，宋琦弘，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31