Проект SpeakEasy: Первая масштабная система программно-определяемого радио США.

Введение

Проект правительства США SpeakEasy представлял собой военный проект, разработанный для использования технологии программно-определяемого радио, чтобы обеспечить возможность связи с более чем 10 различными типами военных радиостанций с помощью единой системы.

История

Проект SpectrumWare применял программно-ориентированный подход к беспроводной связи с распределенной обработкой сигналов. На направление исследований проекта SpectrumWare оказали значительное влияние два проекта в области программного радио: военный проект SpeakEasy и коммерческие продукты корпорации Steinbrecher. Согласно Упмалу и Лэки в статье “SPEAKeasy, военное программное радио”, опубликованной в IEEE Communications Magazine (NY: IEEE Press) в 1995 году, проект SpeakEasy был начат в 1991 году и стал первым крупномасштабным программным радио. Основной причиной создания SpeakEasy стали проблемы совместимости систем связи, возникшие из-за использования различных (несовместимых) радиосистем разными родами войск. Отсутствие совместимости связи напрямую приводило к потерям в нескольких конфликтах. Перед SpeakEasy стояла амбициозная задача – реализовать десять различных радиосигналов в программном обеспечении на единой платформе. Разработчики выбрали самый быстрый доступный в то время цифровой сигнальный процессор (DSP) – Texas Instruments TMS320C40, работающий на частоте 40 МГц. Поскольку вычислительной мощности этого процессора было недостаточно для обработки всех сигналов, системные платы были спроектированы таким образом, чтобы поддерживать четыре процессора C40, а также некоторое количество ПЛИС (FPGA). В 1994 году успешно завершился первый этап проекта, однако он потребовал использования нескольких сотен процессоров и занимал кузов грузовика. Закон Мура гласит, что производительность удваивается каждые восемнадцать месяцев, и поскольку на создание системы и написание программного обеспечения ушло три года, произошло два удвоения производительности. Это указывало на возможность сокращения количества процессоров в четыре раза. Однако SpeakEasy не смог воспользоваться преимуществами новых, более быстрых процессоров, и причиной тому стало программное обеспечение. Программное обеспечение было тесно связано с ассемблером C40, а также со специализированным кодом, обеспечивающим совместную работу четырех процессоров C40 и кодом для выбранной ПЛИС (FPGA). Было отмечено, что на разработку программного обеспечения для платформы, которая устарела через восемнадцать месяцев согласно закону Мура, потребовалось три года. Более того, программное радио переносит большую часть сложности радио в программное обеспечение, поэтому разработка программного обеспечения может легко стать самой большой и дорогостоящей частью системы. Эти наблюдения привели к тому, что переносимость программного обеспечения стала ключевой целью проекта SpectrumWare.

"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."