基于透明传输的多用户LTE空中接口协议的实现

摘要

LTE(Long Term Evolution，长期演进)技术是新一代的无线通信技术，它可以更好的支持移动环境下的无线视频传输。基于项目实际需求，本文借助于LTE技术实现了一套对底层透明的、支持多用户双向视频通信的空中接口协议栈。 本协议栈所在系统的通信跨越两种协议格式的网络，有线端为以太网协议，无线端基于LTE空中接口协议。由于基于以太网协议的传输层软件有多种传输模式，这为系统在接入不同厂商生产的网络设备时增加了难度和复杂度。针对这一点，本文提出了一个透明化处理方式对其进行统一化处理，可以兼容不同厂商的多种类型的以太网设备。同时，该方法简化了处理流程，提高了处理性能，而且也节省了资源占用。 3GPP(The3rd Generation)提供的LTE空中接口协议只是提供了一系列规则和约束，并未提供任何实际的实现算法。根据已经发布的文献显示，目前针对LTE协议的研究主要集中在物理链路，对上层协议栈的实现很少涉及。为了满足多用户图像传输系统的高效性和可靠性要求，本文基于LTE协议在无线端实现了三种数据传输模式（透明模式、非确认模式、确认模式）来协同完成数据传输。基于Microblaze底层指令，本文通过无锁的环形缓冲区实现了发送端和接收端的滑动窗口。同时，为了避免数据通过有线端和无线端时的大量内存复制造成的性能下降，本文多处采用了Copy-on-Transmission机制来将数据复制推迟到最后发送阶段。最后经过多项测试验证了协议栈的正确性、高效性和实用性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究的主要内容

1．4 研究中的难点和创新点

1．5 论文的结构安排

第二章 系统软硬件平台搭建

2．1 硬件平台的搭建

2．1．1 IP Core选型

2．1．2 IP Core配置的优化

2．2 软件平台的搭建和参数配置

2．2．1 Xilkernel的多线程环境配置

2．2．2 第三方函数库的选择

2．3 本章小结

第三章 有线端数据传输的设计与实现

3．1 网络拓扑图与网段划分

3．2 使用ML605构建专用路由器

3．2．1 ARP响应模块的设计与实现

3．2．2 网络数据帧转发功能的设计与实现

3．3 缓冲区与内存管理

3．4 本章小结

第四章 基于LTE技术实现无线端协议

4．1 基于LTE技术的无线端协议设计

4．2 透明模式实体的设计与实现

4．3 非确认模式实体的设计与实现

4．3．1 非确认模式发送端实现

4．3．2 非确认模式接收端数据结构设计

4．3．3 非确认模式接收操作的实现

4．4 确认模式的设计与实现

4．4．1 确认模式数据结构设计

4．4．2 确认模式接收端的实现

4．4．3 确认模式发送端的实现

4．4．4 基于Microblaze底层指令实现无锁数据结构

4．5 本章小结

第五章 协议栈测试与性能分析

5．1 视频服务器和网络解码器的参数配置

5．2 多用户基准测试

5．3 包含协议栈模块的多用户测试

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介