论文部分内容阅读
超级基站是中科院计算所提出的一种新型集中式接入网架构，可以根据协议资源池的使用情况，控制协议处理实体在不同硬件资源上的动态迁移，实现资源的统计复用，提高资源利用率。超级基站协议任务动态部署及迁移的特点要求协议栈软件在上下文管理机制和实现架构上都要有新的设计。 在LTE协议栈中，媒体接入控制层（MAC，Medium Access Control）负责无线资源调度、用户接入、混合自适应重传、信道复用等功能，对整个协议栈的通信功能实现和服务性能提升具有至关重要的意义。本文在超级基站架构下研究和实现LTE协议栈MAC层系统，包括提出适配协议栈迁移需求的MAC层内存管理机制、研究混合业务场景下的资源调度算法、设计MAC层模块化系统架构并实现MAC层协议功能。论文的主要工作如下: 1.为支持超级基站协议软件的动态迁移，设计了基于分区的MAC层内存管理机制。按照存储的数据功能不同，将MAC层内存划分为状态信息内存区、堆内存区、层间交互内存区，从而在任务迁移过程中，仅迁移上下文相关的状态信息内存区，提升协议处理任务的迁移效率。进一步，根据MAC层内存数据的特点，借鉴内存池的思想来动态管理堆内存区，提高内存分配效率、降低内存碎片程度。 2.提出了一种针对实时业务和非实时业务共存场景的下行资源调度算法。在调度过程中，兼顾实时业务和非实时业务的需求，综合考虑分组时延、信道质量、资源分配量和基本发送需求等因子，对用户优先级进行动态调整:当用户得到的资源分配量未达到其基本发送需求时，为时延敏度高、信道质量好的用户优先分配资源;当用户资源分配已经可以满足其基本发送需求时，适当降低该用户优先级，为其他用户提供更多服务机会。仿真结果表明，该算法在保证业务时延的同时，能提升系统整体的吞吐量。 3.针对超级基站LTE软件的模块化需求设计了MAC层系统架构，实现了对外与LTE其它层解耦合、内部可封装可重构的目标。基于这套系统架构，开发了MAC层的各个功能模块，包括HARQ功能、随机接入功能、资源调度功能、数据处理功能等，保证整个MAC层系统的协议一致性和功能完备性。最后，基于软硬件平台对本文的MAC层系统进行模块测试、集成测试，验证了该系统的功能和性能。