探究模塊化短波電臺的設計與實現

朱洪嘉

（國家廣播電視總局七六一臺，福建永安，366000）

1 短波電臺簡述

短波電臺，即10m—100m工作波長、3-30兆赫頻率無線電的通信裝置，內含終端裝置、電源、天線、收信機、發信機等，以移頻報、等幅報、傳送話音等工程為主。電話信號傳送期間，以單邊帶的調制與振幅調制為主，主要特點是輕重量、小體積等。在一定程度上，雷達、衛星、無線電通信及無線電廣播等，均需經無線電波傳播才可實現。對于短波電臺的通信原理，主要是借助天波與地波這兩種不同的傳輸形式，近距離實施通信期間實現地波形式傳輸，遠距離通信期間實現天波流經電離層的反射傳輸，并不需要建設中繼站即可完成遠距離通信，而且電離層具備不可摧毀性，屬于短波通信技術手段。而模塊化的短波電臺，是以傳統電臺為基礎，將模塊化的設計理念引入其中，依照著電臺各項功能，把它合理拆分為若干獨立模塊，單個模塊僅負責局部系統功能，再經總線實現協同進化控制，短波通信過程即可實現，有著極大靈活性[1]。

2 設計實現

2.1 硬件設計

2.1.1 設計通信仿真系統模塊

短波電臺的通信系統模塊，內含子模塊有五個，即通信監聽系統模塊、受限通信系統模塊、網內廣播的通信模塊、組網通信系統模塊、點對點式通信模塊。通信監聽系統模塊，模擬監聽語言系統通信功能，破譯對方通信密碼之后，處于短波通信范圍實施通話監聽，將各方指令記錄下來；受限通信系統模塊，模擬短波通信雙方距離實際超出視距期間時序間隔，將通信鏈路階段，通信條件滿足情況下動恢復系統通話功能；網內廣播的通信模塊，模擬網內廣播的通信模塊系統功， 通報實際模擬情況及輔助管理功能突出，能自動收聽其余廣播成員傳播信息數據；組網通信系統模塊，它可模擬多部短波電臺，實現組網通信，在組網后，同屬子網內任意一部電臺均可實現通話，組內其余電臺均可聽到；點對點式通信模塊，它可模擬兩部短波電臺點對點式通信[2]。

2.1.2 接收和激勵模塊

短波電臺硬件系統接收和激勵模塊設計，以虛擬化業務整合服務、音頻模塊、電源模塊、射頻數字模塊為主，如圖1所示，為短波電臺硬件系統接收和激勵模塊基本原理。

圖1 短波電臺硬件系統接收和激勵模塊基本原理示意圖

（1）音頻模塊

音頻模塊以實現放大處理收發音頻的信號功能為主，音頻模塊原理圖詳見圖2。借助放大器，收音通道把短波電臺虛擬化業務整合服務送來單端的音頻信號放大，放大音頻功放的電路，實施差分平衡電路有效轉換成耳機實際所需求差分的平衡信號，并予以有效輸出后，發通道把話筒所采集發音頻差分信號部分景觀1:1音頻的變壓裝置合理轉換成單端的音頻信號，再送至虛擬化業務整合服務模塊當中；收自檢模塊實施1KHz單音自檢，經側音的信號口及時送入收通道實施電路處理檢測，經檢測后輸送到自檢處理的電路，將告警信號輸出[3]。

圖2 音頻模塊原理圖

（2）電源模塊

電源模塊，基于電源模，從DC+28V有效轉換到12V/+5V，可滿足音頻模塊、虛擬化業務整合服務模塊、射頻數字化模塊等實際供電需求。電源模塊，能夠對模塊內所有電源實施上電后的順序化管理及電路復位處理，在加電后維持模塊正常運行狀態，能夠實施輸入過壓、短路及欠壓保護，電源模塊原理圖詳見圖3。

圖3 電源模塊原理圖

（3）射頻數字模塊

射頻數字模塊，即為短波電臺來提供射頻的數字化系統平臺，可實現信道的射頻數字及總線的接口控制，實現定頻的模擬話及常規通信，自適應的選頻及跳頻通信方面功能較強，且該系統模塊具備自檢功能，可自主實施狀態自檢及信息查詢，獨立完成音頻信號的模擬處理。

2.2 軟件設計

2.2.1 設計天調模塊

天調模塊以矢量調諧科學技術為基礎，內設接口控制、檢測、網絡等子模塊。天調和短波電臺終端相連接構建通信系統，在接收系統命令后，處理裝置CPU控制的矢量阻抗相應測量電路會ID測量天線阻抗，切換繼電裝置為射頻網絡及矢量阻抗所測定電路接口位置處于接通狀態；阻抗值在經過A/D 轉換之后，會送回至處理裝置CPU實施計算分析，或者天線阻抗處于匹配狀態實際需要射頻網絡量值，系統所控制的射頻網絡狀態改變后，能夠和阻抗相互匹配，射頻網絡與檢測模塊會處于正常接通狀態。

2.2.2 設計業務服務

一是，先做好業務服務整合規劃。業務服務，它屬于該系統較為重要的一部分設計內容，在這一節點上針對用戶現有的訪問控制相應策略為基礎，結合短波電臺虛擬化的整合業務服務模塊所具備控制功能，將系統用戶角色及其權限等予以合理設定好。系統的操作者，最高權限使用者，也就是系統用戶，可實時監管該系統模塊運行狀態，有效監管Cluster當中的服務裝置、License、存儲及其網絡等所有的組件。虛擬主機的系統用戶，憑借著已分配到用戶的名稱及其密碼VI Client及時登錄到CloudCenter系統當中，用戶便設計其余系統登錄者使用權限，Snapsho、虛擬化主機的系統硬件相應資源操作權限排除在外[4]；二是，注重可用環境的均衡設計。為提高該短波電臺虛擬化業務服務整合模塊所處環境的可用性，磁盤陣列務必設定好，以SAN網絡為基礎，搭建其存儲及高效共享集群化的一個網絡運行環境。存儲和網絡層以內置的CloudView SVM的多種路徑存儲還有網絡冗余為基礎，促使高效化地控制使用得以實現。服務裝置高度可用性，系統務必內置好vMotion、HA，發揮其各項功能優勢，把本地站點所在虛擬裝置實施計劃的意外停機各種問題妥善處理好。HA，它可提供著高效可用且易用的虛擬裝置運營環境。物理機制產生了故障問題后，集群便可探測到它其余的物理節點，自動備用的物理裝置或其余的空閑資源物理裝置啟動故障相應重要節點，在線虛擬裝置可維持可靠運行狀態，啟動模式以手/自動為主。虛擬裝置操作系統若有運行故障，HA則可予以有效探測到，重啟該虛擬裝置，便可最大程度低確保虛擬機自身可用性。物理運行條件之下，虛擬裝置倘若有升級維護需求，以VMotion技術為基礎，物理裝置運行至其余物理所在主機虛擬裝置網在線式的絡轉移，保證轉移全程不會影響到該虛擬機實際使用。轉移后，它和客戶端的會話連接并不會產生中斷現象。千兆網絡，實時轉移的虛擬主機可用是4個，萬兆網絡可為8個。故建議在該虛擬化系統架構內綜合運用HA、vMotion這兩項技術，以保證短波電臺虛擬化業務整合服務系統模塊運行得到高效化環境保護，便于將短波電臺整體的虛擬化通信傳輸及運行效率有效提升；三是，建設好通信數據的信息中心。CloudView SVM，以CloudCenter套件為基礎，提供圖形相同界面所在通信中心數據管理的系統軟件，系統的控制臺能同步支持及監管若干物理主機還有虛擬裝置等。故把CloudCenter的控制臺有效布設好，短波電臺所在各級的終端通信信息數據中心虛擬裝置日常的系統管理得以高效落實，包含故障問題的診斷分析、在線實施維護處理、權限管理、性能綜合分析、日志有效采集、網絡系統及存儲管理，還有CPU內存及通信數據的信息中心各項管控；四是，安全規劃需做好。短波電臺虛擬化業務服務整合模塊內部CloudView SVM的網絡安全層面規劃，需積極引入服務裝置Cloud Visor自身所具備的Nic Teaming關鍵性技術，配置物理2塊網卡為冗余模式，對其外部鏈接好圍2臺太網交換裝置，以免網絡交換裝置故障問題和物理網卡等會對業務服務整合模塊正常功能發揮產生影響。業務服務運行原理示意圖，詳見圖4所示。

3 結語

從總體上來說，本文基于模塊化的設計理念所設計短波電臺綜合系統經運行測試后并無異常現象產生，總體運行效率及穩定性相對較高，全面投放運行可行性及有效性較為突出。