АҚШ Әскери «SpeakEasy» жобасы — Мақалалармен ағылшынша

Кіріспе

SpeakEasy – АҚШ үкіметінің жобасы. Бұл жобаның мақсаты бағдарламалық түрде басқарылатын радио технологиясын пайдаланып, бір жүйе арқылы 10-нан астам түрлі әскери радиоқұралдармен байланыс құру мүмкіндігін жасау болды.

Тарих

SpectrumWare жобасы сигналды үлестіріп өңдеуді қолдана отырып, бағдарламалық қамтамасыз етуге бағытталған сымсыз байланыс тәсілін жүзеге асырды. SpectrumWare жобасының зерттеу бағытына екі бағдарламалық радио жобасы күшті әсер етті: әскери SpeakEasy жобасы және Steinbrecher Corporation компаниясының коммерциялық өнімдері. Upmal және Lackey “SPEAKeasy, the Military Software Radio” IEEE Communications Magazine (NY: IEEE Press) 1995 журналында келтіргендей, SpeakEasy жобасы 1991 жылы басталған және алғашқы ірі масштабты бағдарламалық радио болды. SpeakEasy жобасының негізгі себебі әртүрлі әскери күштердегі әртүрлі (өзара үйлесімсіз) радио жүйелерінен туындаған байланыс өзара үйлесімсіздігі мәселесі болды. Бұл байланыс үзілісі бірнеше қақтығыстағы қаза тағдырларымен тікелей байланысты болуы мүмкін. SpeakEasy бір платформада он түрлі радио толқын пішінін жүзеге асыруды мақсат еткен, бұл өте амбициялы міндеттеме болды. Дизайнерлер сол кездегі ең жылдам DSP-ні, яғни Texas Instruments TMS320C40 процессорын таңдады, ол 40 МГц жиілікте жұмыс істеді. Алайда, барлық толқын пішінін өңдеу үшін бұл жеткіліксіз өңдеу қуаты болғандықтан, жүйелік тақталар әрқайсысы төрт C40 процессорын және бірнеше FPGA-ны қолдау үшін жасалды. 1994 жылы І фаза сәтті демонстрацияланды, бірақ ол бірнеше жүз процессорды қамтыды және жүк көлігінің артқы бөлігін толықтырды. Мур заңына сәйкес, жылдамдық 18 ай сайын екі есеге артады. Жүйені құру және барлық бағдарламалық қамтамасыз етуді жазу үш жылға созылғандықтан, екі еселену орын алды. Бұл процессорлардың санын төрт есеге азайтуға болатынын көрсетті. Дегенмен, SpeakEasy осы жаңа, жылдам процессорлардан пайдалана алмады, себебі мәселе бағдарламалық қамтамасыз етуде болды. Бағдарламалық қамтамасыз ету C40 ассемблер тіліне және таңдалған FPGA үшін кодпен бірге төрт C40 процессорларын бірге жұмыс істеуге қажетті арнайы байланыстыру кодын қамтыды. Байқағанымыздай, Мур заңының нәтижесінде 18 айда ескірген платформаға бағдарламалық қамтамасыз етуді жазуға үш жыл кетті. Сонымен қатар, бағдарламалық радио радионың күрделілігінің көп бөлігін бағдарламалық қамтамасыз етуге көшіреді, сондықтан бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу жүйенің ең үлкен және ең қымбат бөлігіне айналуы мүмкін. Осы тұжырымдар SpectrumWare жобасының маңызды мақсаты болған бағдарламалық қамтамасыз етудің тасымалдылығына әкелді.

"The SpectrumWare project applied a software oriented wireless communications approach with distributed signal processing. The research direction of the SpectrumWare project was heavily influenced by two software radio efforts: the military SpeakEasy project and the commercial products of the Steinbrecher Corporation. According to Upmal and Lackey in “SPEAKeasy, the Military Software Radio” IEEE Communications Magazine (NY: IEEE Press) 1995, the SpeakEasy project was started in 1991 and was the first large scale software radio. SpeakEasy was motivated in large part by the communications interoperability problems that resulted from different branches of the military services having dissimilar (non interoperable) radio systems. This lack of communications interoperability can be directly linked to casualties in several conflicts. SpeakEasy had a very aggressive goal of implementing ten different radio waveforms in software on a single platform. The designers chose the fastest DSP available at the time, the Texas Instruments TMS320C40 processor, which ran at 40 MHz. Since this was not enough processing power to implement all of the waveform processing, the system boards were designed to each support four ’C40s as well as some FPGAs. In 1994, Phase I was successfully demonstrated; however it involved several hundred processors and filled the back of a truck. Moore’s Law provides a doubling in speed every eighteen months, and since it had taken three years to build the system and write all of the software, two doublings had taken place. This seemed to indicate that the number of processors could be reduced by a factor of four. However, SpeakEasy could not take advantage of these newer faster processors, and the reason was the software. The software was tied to ’C40 assembly language, plus all of the specialized glue code to get four C40s to work together with the code for the particular chosen FPGA. The observation was that it had taken three years to write software for a platform that Moore’s Law made obsolete in eighteen months. Further more, a software radio pushes most of the complexity of the radio into software, so the software development could easily become the largest, most expensive part of the system. These observations led to software portability being a key goal of the SpectrumWare project."