基于开源软件的LTE协议栈研究与设计

发布时间：2017-08-29 03:17

  本文关键词：基于开源软件的LTE协议栈研究与设计

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【摘要】：当前LTE(Long Term Evolution)无线4G网络技术得到大规模应用,作为3Gpp标准化草案的主要演进方向,该技术已经成为了继3G之后最为成熟的无线网络通信技术解决方案。目前LTE系统的设计与实现大部分采用传统的嵌入式设备加射频前端的方案,伴随着LTE技术的不断演进这些设备不得不面临更新换代和维护困难等复杂问题。同时当技术发展到一定阶段导致传统的硬件不得不被彻底淘汰时,运营商的开发和运维成本将会进一步提高,这一劣势变的尤为明显。欧洲Eurecom组织自主研发了一套名为OAI(Open Air Interface)的开源LTE软件,该软件平台使用x86硬件,它的目标是为基于3GPP的蜂窝网络中的EUTRAN(接入网络)和EPC(核心网)提供一个开源的软硬件生态系统。目前该套软件已经能够在PC平台上接入标准化的商用终端。本论文深入研究了OAI软件架构,分析并指出了现有OAI软件的不足。为了对OAI进行重构作者提出了一个基于RTAI的平台隔离层方案,隔离层的设计一方面保证了LTE基站软件平台具有较高的可靠性和实时性,另一方面也为后续LTE层2软件的重开发提供了底层软件支撑。本文作者在RTAI隔离层软件的基础上从新开发了一套基于标准LTE协议的RLC软件,在Linux系统下实现了模块设计和测试。最后作者将从新设计的RLC软件移植到OAI软件平台上。移植过程中保证了R LC接口和OAI现有接口相互兼容,但是改变了内部消息的传递机制。通过搭建实际的软硬件测试环境,对RLC代码进行线上调试并验证手机终端的接入过程,从而完成了基于RTAI的RLC软件开发。
【关键词】：LTE OAI RTAI RLC
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 本论文研究背景及目的10-16
• 1.1.1 引言10-11
• 1.1.2 移动通信网络发展11-13
• 1.1.3 LTE基本技术13-14
• 1.1.4 云计算与虚拟化技术14-15
• 1.1.5 面向未来的无线网络技术架构15-16
• 1.2 论文组织结构16-17
• 1.3 本章小结17-18
• 第2章 LTE基本原理18-31
• 2.1 MAC层概述18-20
• 2.2 RLC层概述20-30
• 2.2.1 RLC功能概述20-21
• 2.2.2 TM模式21-22
• 2.2.3 UM模式22-26
• 2.2.4 AM模式26-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 OAI软硬件平台31-38
• 3.1 Open Air Interface发展历程31-32
• 3.2 OAI软硬件实验平台32-37
• 3.2.1 硬件部分32-34
• 3.2.2 软件部分34-36
• 3.2.3 OAI的创新之处36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 基于RTAI的隔离层接口设计38-57
• 4.1 RTAI简介38-39
• 4.2 设计隔离层的原因39
• 4.3 系统设计39-53
• 4.3.1 线程39-41
• 4.3.2 消息队列41-42
• 4.3.3 信号量和读写锁42-43
• 4.3.4 Trace机制43-45
• 4.3.5 Timer定时器45-47
• 4.3.6 系统信息sys模块47-48
• 4.3.7 内存池48-53
• 4.4 隔离层模块测试53-56
• 4.4.1 线程测试53
• 4.4.2 消息队列测试53-54
• 4.4.3 读写锁和互斥量测试54-55
• 4.4.4 Timer测试55
• 4.4.5 内存池测试55-56
• 4.5 本章总结56-57
• 第5章 RLC子层的设计与实现57-85
• 5.1 OAI中RLC接口57-61
• 5.1.1 RLC与MAC接口57-58
• 5.1.2 RLC与RRC接口58
• 5.1.3 RLC新的消息接口58-61
• 5.2 RLC层实现方案61-70
• 5.2.1 RLC层数据结构62
• 5.2.2 RLC状态机设计62-63
• 5.2.3 RLC基本结构体63-64
• 5.2.4 RLC模块功能和流程设计64-70
• 5.3 RLC代码流程70-76
• 5.3.1 RLC和RRC信息交互70-72
• 5.3.2 RLC资源管理模块72
• 5.3.3 RLC TM主要过程72-73
• 5.3.4 RLC UM主要过程73-74
• 5.3.5 RLC AM主要过程74-76
• 5.4 RLC子层测试76-84
• 5.4.1 UM分段和重组测试76-78
• 5.4.2 AM分段和重组测试78-79
• 5.4.3 与OAI代码联合调试79-84
• 5.5 本章总结84-85
• 第6章 未来展望85-87
• 6.1 本文主要工作及贡献85
• 6.2 后续工作展望85-87
• 参考文献87-90
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单90-91
• 致谢91

【参考文献】

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本文编号：751034