基于网络处理器的WIMAX汇聚子层的设计与实现

摘要

作为当前无线通信领域研究中的热点之一，WIMAX技术凭借其覆盖范围广、信息速率高、服务质量好和移动性高的性能优势，令其在3G/4G技术标准中处于领先地位，引起了诸多厂商和运营商的广泛关注。WIMAX技术拥有良好性能的其中一个原因是WIMAX系统提供了一系列的QoS保障机制，比如带宽分配和请求机制、业务调度算法、呼叫接纳控制机制、缓冲池管理、HARQ和流量控制等。汇聚子层作为WIMAX MAC中的重要组成部分，它对整个系统的QoS保障具有举足轻重的作用。汇聚子层的分类功能是系统QoS保证的前提。
　　 为了提升WIMAX技术的竞争力，IEEE不断推出802.16协议族的升级版本。随着新版本的推出，WIMAX系统的性能呈几何数增长的同时，也对协议的承载平台性能提出了更高的要求。网络处理器是一种专门为网络处理而优化设计的芯片，它既具有较高的处理速度，又具有良好的可编程性和可移植性。IXP2350是英特尔公司的第二代网络处理器芯片，它具有高总线带宽、分布式处理以及分布式存储的特点，完全能够满足WIMAX协议对处理器的要求。
　　 论文首先分析了数据通道在WIMAX接入网中的建立、拆除过程，并讨论了汇聚子层的QoS思想;其次研究了IXP2350网络处理器的硬件体系结构以及软件可移植架构的软件开发模型，并探索了如何利用该处理器开发WIMAX基站的MAC系统;最后利用IXP2350网络处理器设计与实现了基站的汇聚子层数据面软件。

目录

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摘要

缩略字表

第一章 绪论

1．1 国内外研究及应用现状

1．1．1 移动WIMAX的研究现状

1．1．2 网络处理器技术的研究现状

1．2 本文主要工作与论文结构

第二章 WIMAX网络架构与MAC协议分析

2．1 WIMAX网络架构

2．2 数据通道的建立与拆除

2．2．1 网络接入流程

2．2．2 切换流程

2．2．3 退网流程

2．3 汇聚子层与QoS

2．3．1 WIMAX的QoS保证

2．3．2 CS中的QoS思想

2．3．3 连接和业务流

2．4 小结

第三章 基站MAC软件的总体设计方案

3．1 WIMAX系统对承载平台的需求分析

3．2 网络处理器技术

3．2．1 Intel IXP2350硬件体系结构

3．2．2 Intel IXP2350软件体系结构

3．3 基站MAC软件总体框架

3．4 数据处理系统模块划分

3．5 小结

第四章 汇聚子层数据面软件设计与实现

4．1 汇聚子层数据面软件概述

4．2 所涉通信机制

4．3 数据结构

4．3．1 缓存设计

4．3．2 数据包存储结构优化

4．4 基站R6接口数据面设计

4．4．1 CID、SFID和DPID的映射

4．5 DL CS模块

4．5．1 分类器设计

4．5．2 处理流程图

4．6 UL CS模块

4．6．1 临界资源互斥处理

4．6．2 处理流程图

4．7 其他模块

4．7．1 ETH RX模块

4．7．2 ETH TX模块

4．8 小结

第五章 仿真调试结果分析

5．1 仿真工具与编译环境

5．2 仿真调试思路

5．3 仿真参数设置

5．4 仿真结果分析

5．5 小结

第六章 结束语

6．1 论文总结

6．2 进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间的科研工作