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LTE(Long Term Evolution)开始于2004年3GPP(3rd Generation PartnershipProiect)的多伦多会议,是3GPP近两年来启动的最大的新技术研发项目,可以被看成是“准4G”技术。
在移动通信领域,协议栈的开发和实现一直是终端设备制造商和开发商的核心技术,而且真正的协议栈产品对代码的可读性、可靠性和可维护性也有着很高的要求。LTE协议栈大体分成4个层次,由上到下分别是无线资源控制层(RRC)、分组数据汇聚层(PDCP)、无线链路控制层(RLC)和媒体访问控制层(MAC)。
MAC(Medium Access Control)层是物理层上面的第一子层,具有承上启下的作用,它通过逻辑信道与无线链路控制层通信,通过传输信道与物理层通信,对MAC层的研究具有十分重要的意义。
本文在仔细研读各层协议的基础上,对MAC层协议做了深入研究,设计了MAC层系统架构。以模块化思想和多线程思想为导向,将MAC层按照功能划分成若干模块并逐一实现各模块的功能,为了建立完整的上下层通信系统,本文重新设计了内存结构并定义了信道数据结构和上下层接口数据结构。MAC层已经实现的功能有:随机接入过程、信道映射、复用和解复用过程、非连续接收过程、调度过程和缓冲区状态报告过程。本文重点介绍了随机接入过程的有限自动状态机在多线程基础上的实现过程,并分析了多种线程间同步方案,本文还创造性的提出了提高协议栈性能的几项方案:层间零拷贝技术、内存池技术和线程池技术,这些技术的应用不仅在时间和空间上提高了系统资源利用率,同时还有效的减少了内存泄露情况的发生,便于程序员对系统的维护。
协议栈目前的开发和运行暂时在仿真阶段,硬件平台是X86系列PC机,软件平台是Windows Vista系统。目前采用socket的UDP传输方式模拟物理层进行通信,从而实现了独立测试协议栈的功能,本文已经完成了对MAC层基本功能模块的单元测试和集成测试。
本课题为物理层功能的测试提供了前提,设计中采用的思想和实现手段对于实时数据传输协议软件的开发具有较高的借鉴意义和推广价值。