[发明专利]一种基于硬件加速的卫星虚拟化信关站传输架构

说明书

本发明公开了一种基于硬件加速的卫星虚拟化信关站传输架构，属于通信信号处理领域。该架构包括射频单元和信关站；信关站包括时钟同步单元，通用处理平台和硬件加速平台；时钟同步单元分别连接通用处理平台和硬件加速平台；通用处理平台和硬件加速平台之间通过PCIe高速接口连通；通用处理平台与射频单元连接。PCIe高速接口包括XDMA，MM2S AXIDMA和S2MM AXIDMA。搭建完逻辑电路后，XDMA将中断映射为MSI或者Legacy中断，数据经由XDMA传输到硬件加速平台缓存；若MM2S AXIDMA产生中断，从硬件加速平台读出数据，将数据传入内部进行处理；若S2MM AXIDMA再次产生中断，S2MM AXIDMA通过PCIe高速接口将数据传入DDR3内存中。XDMA从DDR3内存中读出数据送回通用处理平台，传输给射频单元。本发明提高了处理能力及实时性。

技术领域

本发明属于通信信号处理领域，具体是一种基于硬件加速的卫星虚拟化信关站传输架构，提高了整个系统的传输能力。

背景技术

卫星通信作为地面通信网络的重要补充，在海事通信和应急通信等方面具有不可替代的作用。同步地球轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星移动通信系统利用同步轨道通信卫星作为中继，具有容量大、支持小型终端、网络控制简单以及无缝覆盖等特点，可以广泛应用于气象、水利、渔业、林业以及军事通信等行业。在面对诸如地震、洪水或台风等突发情况时，卫星移动终端在提供通信保障方面的作用越发突出。

GEO卫星移动通信系统主要由信关站、通信卫星和各型移动终端组成，作为其中的重中之重，信关站是系统管理、交换和控制的中心，负责系统的信号接入、用户鉴权管理、业务接纳控制和数据交换等处理。对卫星移动通信信关站技术进行研究，可加快对应通信卫星的研制周期，提高卫星移动通信系统中新技术的应用，同时加快我国卫星通信系统的建设和技术升级，提高我国面对突发情况的通信保障能力。

随着网络技术的不断更新，数据业务种类的多样化，智能终端应用的不断推广，用户对通信业务提供能力及网络服务能力提出了更高的要求。在满足不断增长的用户需求的同时,移动通信行业的发展面临着效率、成本和环保的压力，建设高效、经济、可持续发展的精品移动通信网络，成为提升核心竞争力的关键。引入虚拟化技术可为信关站的资源共享和分配创造良好条件，以建立虚拟信关站的方式实现对用户业务的处理，可减少建设和维护信关站的开销。合理的架构直接决定了系统研制、建设、能耗、运维等方面的投入，以及通信服务的质量。

传统卫星通信系统为单波束卫星系统，如UHF频段卫星通信系统，该系统支持的终端数目较少，无法进行复杂的移动性管理，系统资源维度也较少，无法进行商用普及推广。该系统的信关站采用的是基于各路独立处理的架构，系统各信道的调制解调、控制与接口单元都经独立通道进行，该架构思路简单，实现较容易，但网络管理及监控功能不足，且与其它网系或系统互联不够灵活，特别是在信道数较多的情况下，硬件规模庞大，维护困难。

未来无线网络面临多种制式共存,包括3G、4G、5G以及Wi-Fi等非授权频谱的接入技术，网络越来越复杂；其次，未来的移动网络需要支持多类型业务，各业务对速率、连接数和时延等网络性能指标要求差异极大。

发明内容

针对无线异构网络面临的扩展性、灵活性、可控性以及融合问题，以及对实时性和时延等不同的要求，本发明提出了一种基于硬件加速的卫星虚拟化信关站传输架构。

所述的基于硬件加速的卫星虚拟化信关站传输架构，包括相连接的射频单元和信关站；信关站包括时钟同步单元，通用处理平台和硬件加速平台；

时钟同步单元分别连接通用处理平台和硬件加速平台；通用处理平台和硬件加速平台之间通过改进的PCIe高速接口连通；同时，通用处理平台与射频单元连接。硬件加速平台包括DDR3内存和物理层。