基于linux的lte rlc層協(xié)議設計與實現

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1、基于Linux的LTERLC層協(xié)議設計與實現根據3GPP協(xié)議中LTE空中接口協(xié)議棧Release8標準，首先研究無線鏈路控制（RLC）層的原理和工作機制，然后基于Linux操作系統(tǒng)，給出實現RLC層協(xié)議的設計方案和總體框架。關鍵詞：LTE協(xié)議棧；RLC層；AM；UM；Linux操作系統(tǒng)1引言　　LTE（LongTermEvolution）是3GPP組織基于3G移動通信技術研發(fā)出的下一代“準4G”技術。該標準可以支持最大20MHZ的系統(tǒng)帶寬、超過200Mbit/s的數據傳輸速率和更短的傳輸延時。LTE協(xié)議?？煞譃槿龑樱何锢韺樱↙1），數據鏈路層（L2）和X絡層（L3

2、）。其中L2自下而上分為MAC（MediaAccessControl）子層、RLC（RadioLinkControl）子層和PDCP（PacketDataConvergenceProtocol）子層，如圖1所示。其中RLC子層是面向連接的、基于比特流的可靠的傳輸控制協(xié)議，用于為上層不同類型的業(yè)務提供不同的數據傳輸鏈路和QoS控制。L3的RRC（RadioResourceControl）層對RLC層進行狀態(tài)管理和參數配置等。圖1RLC在LTE協(xié)議棧中的位置2RLC協(xié)議研究2.1概述　　RLC層的功能由RLC實體實現。根據上層不同的數據傳輸要求，RLC實體可被配置為T

3、M（TransparentMode）發(fā)送實體、TM接收實體、UM（UnacknoaticRepeatreQuest，自動重復請求）機制來實現對出錯或丟失數據包的重傳。與ARQ有關的功能包括：PDU的重傳和重分段，輪詢和狀態(tài)報告。重傳和重分段為了讓發(fā)送方重傳丟失的PDU，接收方會向發(fā)送方發(fā)送一個狀態(tài)PDU，也叫做狀態(tài)報告，用來通知發(fā)送方成功接收的PDU和丟失的PDU。AM實體發(fā)送端在發(fā)送完PDU之后，應該把它們保存在一個重傳緩沖區(qū)中，以便對等端通過狀態(tài)報告要求對某些PDU進行重傳?！　M實體接收端接收到狀態(tài)PDU后，判斷發(fā)送端哪些PDU或PDU分段需要重傳。當需要

4、對某個PDU重傳時，若下層指示的發(fā)送大小小于該PDU的大小，還需將該PDU重分段成更小的PDU分段再發(fā)送?！　≥喸兒蜖顟B(tài)報告　　AM實體發(fā)送端通過將PDU包頭中的輪詢位置為1，來要求對等實體接收端給它發(fā)送狀態(tài)報告，該功能叫做輪詢。發(fā)送端發(fā)起輪詢的條件有：發(fā)送端最后一個PDU被發(fā)出去，或者從上次發(fā)送輪詢以來記錄的發(fā)送過的PDU個數或字節(jié)數達到某個預定值。此外，當AM實體接收端檢測到一個PDU接收失敗，也可以生成一個狀態(tài)報告，以期待對等端的重傳，而不是像UM實體那樣認為在一定時間內沒收到的PDU是永遠丟失了。3RLC層在Linux中的設計和實現　　基于Linux操作系

5、統(tǒng)的RLC子層協(xié)議開發(fā)有效利用Linux操作系統(tǒng)的多線程編程、內存管理和通信方式簡單高效等方面的特點，按功能獨立性來劃分RLC子層的各個模塊，并妥善處理模塊之間的通信。3.1整體架構設計　　RLC子層由發(fā)送線程、接收線程和定時器線程三個線程組成，所有線程均從屬于LTE協(xié)議棧進程。這三個線程之間通過消息隊列和傳輸控制塊（TCB）進行協(xié)調，如圖5所示。線程的建立和調度則由操作系統(tǒng)負責。圖5RLC層整體架構發(fā)送線程和接收線程均有自己的消息隊列，用于接收其他線程的各類消息，如RRC層發(fā)來的RLC實體建立消息、PDCP層發(fā)來的SDU接收消息、MAC層發(fā)來的PDU接收消息、定

6、時器線程發(fā)來的某個定時器超時消息等。RLC層定時器線程定義了UM實體和AM實體用到的所有定時器，多個定時器用鏈表來管理，定時器超時即向發(fā)送或接收線程的消息隊列發(fā)送消息，由發(fā)送或接收線程來調用相應的超時例程。3.2功能模塊設計　　協(xié)議控制模塊　　RLC子層最多可以同時建立32個不同工作模式的實體，因此定義一個包含32個元素的全局數組，每個數組元素稱為一個協(xié)議控制塊（PCB），用來存放對應實體用到的狀態(tài)變量、定時器和數據緩沖區(qū)等。采用鏈表方式對PCB進行管理：當收到RLC實體建立消息時，在PCB全局數組中找到一個未分配的元素加入該鏈表中，標記分配狀態(tài)為已分配，并關聯給

7、剛建立的RLC實體，最后配置該PCB的各個參數。　　數據處理模塊　　將RLC子層的功能進行抽象化、模塊化的設計之后，可將UM模塊劃分為：PDU構造子模塊、發(fā)送管理子模塊、PDU解析子模塊和接收管理子模塊，將AM模塊劃分為：PDU構造子模塊、發(fā)送管理子模塊、PDU解析子模塊、接收管理子模塊和狀態(tài)控制子模塊。各模塊之間界限清晰、功能獨立，彼此之間的通信簡潔高效。4總結和展望　　本文介紹了LTE協(xié)議棧RLC層的工作機制，并給出了在Linux操作系統(tǒng)下實現RLC層協(xié)議棧的設計方案?，F階段的協(xié)議軟件能夠完成LTERLC層協(xié)議文檔Release8的主要功能，但是還需要提高代碼

8、的運行效率