【Colosseum】DARPA“斗兽场”——世界上最强大的射频模拟器

在过去三年中，美国国防高级研究计划局（DARPA）的“频谱协同挑战赛”（Spectrum Collaboration Challenge，SC2）依靠定制的虚拟测试平台“斗兽场”（Colosseum）举办了数千场竞争性比赛和分组对抗赛，其中包括确定200万美元大奖获胜者的最终决赛。支持“频谱协同挑战赛”的使命是重新构想新的频谱接入策略，在该策略中，无线电网络自主协同以确定如何即时使用射频频谱，这需要开发能够在实际范围和规模上模拟通信信号的研究环境。

DARPA与约翰·霍普金斯大学应用物理实验室（JHU APL）和国家仪器公司（NI）的工程师合作，构建了一个256×256的射频通道模拟器，可以实时计算和模拟超过256个无线设备之间65000多个通道的交互。这款大规模模拟器的规模前所未有——比目前商用系统可用的总射频带宽高出20倍。为了复制一系列复杂的射频环境（从开放的场地到密集的城市），使竞争对手的无线电设计能够跟上他们的步伐，“斗兽场”依靠128个双天线软件定义无线电和64个现场可编程门阵列（FPGA）。

“斗兽场”位于马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯大学应用物理实验室内一个30英尺×20英尺的服务器机房内，它于2017年4月首次开启虚拟大门。今年是“频谱协同挑战赛”的最后一年，将于 10月23日在洛杉矶2019世界移动大会（MWC19）举行冠军赛。活动期间，与会者将有机会在会场展厅内近距离观看“斗兽场”。模拟器将从劳雷尔运往洛杉矶开展为期三天的比赛，并在展会现场举行最后的竞赛。

在“频谱协同挑战赛”结束后，“斗兽场”作为研发测试平台的工作将继续在新的管理机制下运行。这个独特的系统将通过美国国家科学基金会（NSF）的“先进无线研究平台”（PAWR）项目，向东北大学的新场所过渡。“先进无线研究平台”项目能够实验性地探索强大的新型无线设备，这些设备旨在彻底改变美国的无线生态系统，同时在未来数十年内保持美国的领导地位和经济竞争力。

据DARPA负责SC2的项目经理保罗·蒂尔曼（PaulTilghman）介绍说：“国家科学基金会的‘先进无线研究平台’项目是延续‘斗兽场’传统的完美合作伙伴。我们很高兴看到‘斗兽场’作为国家研究和发展的重要试验台，为学术机构、国防实验室、联邦资助的研发中心和工业界提供了大规模探索的手段，为改善当代和后代提供了概念验证的想法以改善当前和未来的无线技术。”

“斗兽场”向“先进无线研究平台”项目的过渡是美国国家科学基金会正在进行的无线研究投资的一部分，包括增强无线电频谱的接入（EARS），以及最近的频谱效率、能源效率和安全：为所有人提供频谱（SpecEES） 。在过去十年中，美国国家科学基金会在该领域累计投入了超过1.5亿美元。

美国国家科学基金会负责计算和通信基础基金会的部门副主管，同时也是“先进无线研究平台”项目主管的蒂亚加·南达戈帕尔（Thyaga Nandagopal）表示：“这一转变将成为实验人员在使用‘先进无线研究平台’进行户外开放测试之前获得频谱使用信心的关键踏脚石。作为东北大学‘先进无线研究平台’家族的一部分，‘斗兽场’将大大增加美国国家科学基金会正在进行的刺激频谱研究的投资，为更广泛的无线研究社区提供重要资源。”

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