基于OMAP平台的数字集群终端协议栈的设计与实现

摘要

数字集群通信系统主要用于指挥调度通信，具有共用频率、共用设施、共享覆盖区、共享通信业务、分担费用以及改善服务等系统特点以及频谱利用率高、保密性好、信号抗信道衰落的能力提高、支持多种业务、网络管理和控制更加有效和灵活等技术特点，适应了国家强力机构以及其他特定企业和部门的广域全程通信调度的需要。数字集群通信系统被国内大部分城市选择作为城市城市应急联动系统中的移动通信平台：在国家信息化和数字化建设的大背景和趋势下，公安、轨道交通、民航机场、港口、水利等专业部门都需要建设数字集群通信专网。
　　 目前，国内所使用的数字集群系统设备绝大部分为国外生产，虽然技术相对成熟但是价格昂贵。由于数字集群系统主要用于指挥调度通信，在民用部门使用尚可，但是关乎国家安全的强力部门则不宜使用。因此，开发具有自主知识产权的数字集群系统，其系统的核心是协议栈软件，具有重要的实际意义。
　　 本文首先综述了数字集群系统的特点、发展现状及其在国内的发展趋势，分析和比较了协议栈软件的开发语言及其方法。在阐述数字集群空中接口协议栈的整体结构及分层模型的基础上，分析了协议层之间的接口及其功能、原语、PDU、信道、定时器、状态机、多任务等关键概念及其技术特点与实现时的需求。
　　 接着，基于OMAP5912硬件平台构建了嵌入式Linux系统及协议栈软件开发平台，完成了交叉开发环境的建立、U-Boot的移植和应用、Linux2.6内核的裁剪和移植、根文件系统的建立、分析了OMAP双核的引导机制等工作。之后，研究并实现了数字集群协议栈软件的开发框架及其关键技术，在此基础上实现并测试通过了上MAC层协议软件。
　　 最后，研究并应用了基于DSP/BIOS的DSP端软件开发框架，应用其提供的OMAP双核通信机制，使用CSL开发DSP外设驱动，成功实现了下MAC层的功能。本文的工作通过了XXX单位组织由数字集群终端、信道机和基站组成的数字集群系统在网初样评审验收测试，实现了半双工和双工的单呼、组呼及短消息的功能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

1.1. 概述

1.2. 数字集群通信系统发展现状

1.3. 数字集群通信系统在中国的发展趋势

1.4. 数字集群通信系统的特点

1.5. 本文选题的背景及意义

1.6. 本文的结构及主要工作

第二章 协议栈软件开发

2.1. 使用形式语言开发协议栈软件

2.1.1. SDL语言

2.1.2. UML语言

2.1.3. MSC语言

2.2. 使用C语言开发协议栈软件

2.3. 开发过程与方法

2.3.1. 传统通信软件开发

2.3.2. 增量迭代式通信软件开发

2.4. 本章小结

第三章 数字集群空中接口协议栈关键技术分析

3.1. 集群模式的协议栈模型

3.2. 物理层

3.2.1. 发送参考模型

3.2.2. 时隙和帧结构

3.2.3. 信道复用

3.3. 数据链路层

3.3.1. DLL层内部的信息流

3.3.2. 逻辑信道和SAPs的关系

3.3.3. 逻辑信道和PDU的关系

3.4. 网络层

3.5. 协议层服务的描述

3.6. 协议栈DLL层TMV-SAP的设计与实现

3.6.1. 下MAC层数据发送到上MAC层

3.6.2. 上MAC层数据发送到下MAC层

3.7. 本章小结

第四章 基于OMAP构建嵌入式Linux开发平台

4.1. OMAP体系及其应用

4.2. OMAP平台的开放式软硬件架构

4.2.1. OMAP的硬件平台

4.2.2. OMAP的软件平台

4.3 嵌入式Linux开发平台的构建

4.3.1 嵌入式系统的开发模式与流程

4.3.2 Linux交叉开发平台的建立

4.3.3 Bootloader的移植与应用

4.3.4 Linux2.6内核的裁剪与移植

4.3.5 根文件系统的建立

4.4 OMAP双核的引导机制

4.5 协议软件与根文件系统的集成

4.6 本章小结

第五章 数字集群协议栈软件设计与实现

5.1 设计思想与参考

5.1.1 协议栈空中接口的SDL模型

5.1.2 SDL模型与C语言的映射

5.2 关键技术

5.2.1 信号、服务原语和PDU的关系

5.2.2 多任务并行处理的实现

5.2.3 结构设计

5.2.4 服务原语和PDU的实现

5.2.5 信号的实现

5.2.6 状态机设计(EFSM)

5.2.7 定时器设计

5.3 协议软件与GUI通信实现

5.4 测试流程

5.5 测试结果

5.6 本章小结

第六章 下MAC协议软件在DSP端的设计与实现

6.1 基于CSL开发外设驱动

6.2 基于DSP Gateway实现DSP端的下MAC层任务

6.2.1 中断设计

6.2.2 任务划分

6.2.3 实时性设计

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 课题总结

7.2 研究展望

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果