北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文寬帶無線城域網(wǎng)MAC層CS分類器和ARQ機(jī)制的研究與實(shí)現(xiàn)摘要嵌入式設(shè)備和無線通信技術(shù)的進(jìn)步大大推動(dòng)了無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。WIMAX技術(shù)是當(dāng)前熱點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種寬帶無線接入技術(shù)，用以替代傳統(tǒng)的有線連接方式，解決“最后一公里”接入問題。本論文的課題來源于當(dāng)前最熱門的WMAX研究項(xiàng)目“寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)多媒體實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)”，該項(xiàng)目的研發(fā)目標(biāo)是根據(jù)IEEE80216標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行WIMAX系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)晰MAX系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)WIMAX系統(tǒng)的多媒體實(shí)時(shí)通信。工作重點(diǎn)是WIMAX協(xié)議軟件MAC層的設(shè)計(jì)框架和模塊劃分；CS子層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及ARQ功能的研究與實(shí)現(xiàn)。本文結(jié)合項(xiàng)目開發(fā)過程，對(duì)WIMAX基站整體架構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，并針對(duì)工作重點(diǎn)及相關(guān)測(cè)試進(jìn)行了分析和討論。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面1根據(jù)協(xié)議，分析了砸EE80216MAC層中的關(guān)鍵機(jī)制。2基于PIC0CHIP平臺(tái)的80216MAC協(xié)議軟件的實(shí)現(xiàn)。文中介紹了PICOCHIP的DVKL02嵌入式開發(fā)平臺(tái)，給出了在上述平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)嘲0216MAC層的總體設(shè)計(jì)框架，模塊劃分，模塊接口定義。380216MACCS子層分類器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。文中提出了CS子層分類器的一種實(shí)現(xiàn)方案。本文給出了該方案的設(shè)計(jì)框架，模塊劃分，分類算法，實(shí)現(xiàn)方式。該方案對(duì)寬帶無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)工作有著非常重要的作用。4802。16MAC軟件的ARQ功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。文中介紹了一種為寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)ARQ功能的設(shè)計(jì)方案，給出了該方案的算法和實(shí)現(xiàn)方式。該設(shè)計(jì)方案對(duì)無線城域網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)工作有著重要的作用。5。802，16MAC分類器的測(cè)試方案和測(cè)試結(jié)果。文中給出了測(cè)試的相關(guān)流程，測(cè)試結(jié)果，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞無線城域網(wǎng)ARQCS分類器基站北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFCSCLASSIFIERANDARQMECHANISMINMACLAYERINWMANABSTRACTTHEACHIEVEMENTSONMOBILEDEVICESANDWIFELESSCOMINUNICATIONTECHNOLOGYLEADT0THEBOOMOFWIRELESSNE鉚ORL【SWIMAXI唧80216STAILDARDISTHEHOTTESTWIRELESSNE晰。出NGTECHNOLO西ES，WHICHISEXPECTEDT0SOLVETHELASTMILEPROBLEMINSTEADOFCL勰SICWIREDCONNECTIO鵬THETOPICOFTHISTHESISISBASEDONMEPROJECT”MULTIMEDIARCALTIMESYSTEMOFBROADBANDWMAN”11LE緬ALAIMOFTILISPROJECTISTOIMPLEMENTWISYSTEMANDTRANSLNITTLLE肌DIO柚DVIDEOONTHISSYSTEMMYWORKINTHEPROJECTISFOCIISONPAN0FPROTOCOLS0FTWAREDESI印鋤DIMPLEMENTSINTHISTHESIS，姐OVERAUANALYSISOFWM飲XTECHILOLOGYANDWIMAXARCHITE咖RCDESIGNISGIVENFI娼T，ANDFOLLOWIILGISTHEMAILLPANOFTHETHESISDETAILEDDES嘶PTION0FMYWO血BASEDTHEDCSI印鋤DIMPLEMENTATION0FTHEWHOLEPROIECT11LEMAINACHIEVEMENTSOFTHISTLLESISARELISTCD鵲FONOWING1PARSETHEKEVMECHAILIS嘟0FTLLEI髓80216MAC2NEIMPLEMN協(xié)TION0FMEE80216地蛇PROTOCOLS徹PIC0CHIPDEVELOP呲NTPLA渤咖WEINTRODUCCTHEDVKL02EMBEDDEDPLA怕MTHEARCHITECTILRC，MODLLLEPARTITION，MODULEINTERFACC觚DDATASTMCCURETOI唧LEMCNTTHCIE髓80216艦蛇THATPLA飪B瑚ARCGIVENINTHETHESIS3DESI薩觚DIMPLEMENTATIONOFCSSUBLAYERDASSIFIERINMACLAYEROF刪巳E80216NE柳ORL【SWEIILTRODUCCAN圮THODOFCSSUBLAYERCL弱SIFIERWEINTMDUCCTHEARCHITCCTILRE，MODULEPARTITION，ANDIILLPLEMENTATIONTHEPROPOSEDD舔S蚯ERMETHODISCRITICALFOFTHCFILTILRC北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文IESEARCHWOTKONI啞80216WIRELESSACCESSSVSTEMS4DESIGILANDIMPLEMENTATIONOFARQFILNCTIONINMACLAYEFOFIEEE80216NE帆ORKSWEINTRODUCEAMETHODOFARQRNECHANISMFORIHE80216NET、LRORKSYSTEMWEINTRODUCEIHEDESI伊IDEAANDIMPLEMENTMODETHEPROPOSEDA。RQMETHODHASBEENAPPLIEDILLTHEIEEE80216BROADB鋤DWIRELESSACCCSSSYSTEMS5TESTANDIILTEGRATIONOF80216CSSUBLAYER；PANOFTESTRESULTSANDRELATEDANALYSISAIALSOPROVIDEDKEYWORDSWIRELESSMANARQCSCLASSIFIEFBASESTATIONM北京郵電人學(xué)壩I學(xué)位論文WIMAXMACPHYBSSSCSCPSQOSNLOSUGSNPSNNPSBEA_PSDUPDUARQB助SAPPMPRS英文縮略語索引WBRIDWIDELLLTEMPERABILITYFORMICROWAVE觚ESS，微波存取全球互通MEDIUMACCESSCONTMLLAYER，媒體接入控制層PHYSICALLAYER，物理層B硒ESTATION，基站SUBSC曲ERSTATION，用戶站CONVERGENCESUBLAYER，會(huì)聚子層COMMONPANSUBLAYER，公共部分子層QUALITYOFSEICE，服務(wù)質(zhì)量NONLINEOFSIGLLT，非視距UNSOLICITEDGRAIITSEICE，主動(dòng)授予業(yè)務(wù)REALTIMEPOLLINGSENRICE，實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)NRCALTIMEPOLLINGSEI，非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)BESTE肋RT，盡力而為業(yè)務(wù)ACCESSPOINT，接入點(diǎn)SEFVICCDATAU礎(chǔ)，服務(wù)數(shù)據(jù)單元PTOCOLDATAUNJT，協(xié)議數(shù)據(jù)單元AUTOMATICREPCATRCQUEST，自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求BMADB卸DWIRCLE輻ACCE豁，寬帶無線接入SERVICCACCCSSPOINT，業(yè)務(wù)接入點(diǎn)POINTTOMUNIPOINT，點(diǎn)到多點(diǎn)RCPCATSTATION，中繼站北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文聲明獨(dú)創(chuàng)性或創(chuàng)新性聲明本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京郵電大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。申請(qǐng)學(xué)位論本人簽名處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。日期鯉乞II關(guān)于論文使用授權(quán)的說明學(xué)位論文作者完全了解北京郵電大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京郵電大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定保密論文注釋本學(xué)位論文屬于保密在一年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋太導(dǎo)北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文11課題背景介紹第一章課題簡(jiǎn)介價(jià)格便宜的便攜式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話和手持式設(shè)備的日趨流行，以及INT鋤ET應(yīng)用和電子商務(wù)的快速發(fā)展促進(jìn)了無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境產(chǎn)生了多種無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，包括正EE80211無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)WLAN，1EEE80216無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)WMAN等。目前正EE80211無線局域網(wǎng)和MEE80216無線城域網(wǎng)技術(shù)是發(fā)展勢(shì)頭非常強(qiáng)勁的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線城域網(wǎng)技術(shù)是繼無線局域網(wǎng)之后，覆蓋范圍更廣、傳輸速率更高的新一代寬帶無線接入技術(shù)。本課題來源于項(xiàng)目“寬帶無線城域網(wǎng)多媒體實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)”，課題主要內(nèi)容是進(jìn)行WIMAX系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)開發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)高容量、多用戶、性能穩(wěn)定的WIMAX系統(tǒng)；并在該系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多媒體的傳輸。該系統(tǒng)開發(fā)遵循玎三EE80216標(biāo)準(zhǔn)；開發(fā)主要內(nèi)容是基于該標(biāo)準(zhǔn)的MAC層協(xié)議軟件和信令協(xié)議軟件開發(fā)以及嵌入式操作系統(tǒng)板級(jí)支持包BSP和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)；硬件平臺(tái)和基于標(biāo)準(zhǔn)的物理層開發(fā)；軟硬件開發(fā)完成后進(jìn)行系統(tǒng)集成和各項(xiàng)測(cè)試。目前已經(jīng)完成第一代的設(shè)計(jì)開發(fā)和測(cè)試，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。12本文論述的主要內(nèi)容本文主要是對(duì)項(xiàng)目“寬帶無線城域網(wǎng)絡(luò)多媒體實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)”中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行論述，主要內(nèi)容是1對(duì)EE80216系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，分析基于該標(biāo)準(zhǔn)的WIMAX體系結(jié)構(gòu)；分析基于該標(biāo)準(zhǔn)的WIMAX系統(tǒng)中的關(guān)鍵機(jī)制；31根據(jù)客戶功能需求，結(jié)合MEE80216協(xié)議，完成MAC層整體框架的設(shè)計(jì)，模塊的劃分；鍆學(xué)習(xí)使用VXWBRL路操作系統(tǒng)及其開發(fā)工具1ORMDO；研學(xué)習(xí)VXW酬【S的MUX層協(xié)議，基于該協(xié)議棧進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧接口的設(shè)計(jì)與編碼；6完成CS子層分類器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括整體設(shè)計(jì)，模塊劃分，各模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼工作，并在1OMADO開發(fā)環(huán)境下完成代碼仿真和調(diào)試；北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文N完成MAC層中ARQ模塊的設(shè)計(jì)和編碼工作，在T0MADO上完成仿真與調(diào)試；81參與項(xiàng)目后期的子模塊測(cè)試及系統(tǒng)測(cè)試工作。限于篇幅，本文只給出了作者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的總體框架和作者負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和開發(fā)的子模塊，對(duì)于其他模塊則沒有涉及。很高興在研究生期間有機(jī)會(huì)參與WIMAX的項(xiàng)目，在老師的精心指導(dǎo)、同學(xué)的熱心幫助和共同努力下，順利完成了科研任務(wù)。在完成整個(gè)項(xiàng)目的過程中，不僅深入研究了WIMAX技術(shù)、IEEE80216標(biāo)準(zhǔn)及無線鏈路資源管理機(jī)制，對(duì)寬帶無線接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了深刻的理解；對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)、通信協(xié)議軟件開發(fā)有了深刻的理解，更重要的是深刻體會(huì)到項(xiàng)目管理，有效溝通和團(tuán)隊(duì)精神對(duì)項(xiàng)目成敗的至關(guān)重要作用。這些收獲都將使作者終身受益12北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文21WIMA技術(shù)第二章概述WIMAX的全名是微波存取全球互通WORLDWIDCINTEROPERABILITY自阿MICRAWAVEAOCCSSL，將此技術(shù)與需要授權(quán)或免授權(quán)的微波設(shè)備相結(jié)合后，由于成本較低，將擴(kuò)大寬帶無線市場(chǎng)，改善企業(yè)與服務(wù)供應(yīng)商的認(rèn)知度。該技術(shù)以MEE80216的系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。它可作為線纜和DSL的無線擴(kuò)展技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入，來提供最后一英里的無線寬帶接入。WIMAX將提供固定、移動(dòng)、便攜形式的無線寬帶連接，并最終能夠在不需要直接視距基站的情況下提供移動(dòng)無線寬帶連接。作為致力于寬帶無線接入BWA產(chǎn)品的互操作性認(rèn)證的唯一專業(yè)組織，WIMA論壇將闡釋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行相關(guān)的一致性和互操作性測(cè)試，確保不同供應(yīng)商的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接。那些通過一致性和互操作性測(cè)試的產(chǎn)品將獲得“WIMAX論壇認(rèn)證慚MAXFON嘶CCNIFIED刪1”標(biāo)志。WIMAX論壇是一個(gè)由業(yè)界領(lǐng)先的運(yùn)營商、通信部件和設(shè)備公司共同成立的組織。WIMAX論壇的宗旨是促進(jìn)和認(rèn)證符合刪巳E80216和E，RSILIIPERMAN標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入設(shè)備的兼容性和互操作性。由于標(biāo)準(zhǔn)本身不足以推動(dòng)某種技術(shù)的大規(guī)模使用，而WIMAX論壇的建立則可以幫助消除大規(guī)模使用寬帶無線接入BWA技術(shù)所面臨的各種障礙。WIMAX的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將WIFI熱點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可作為DSL等有線接入方式的無線擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)最后一公里的寬帶接入WJMAX可為50公里線性區(qū)域內(nèi)提供服務(wù)，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離WIMAX所能實(shí)現(xiàn)的50公里的無線信號(hào)傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，大大擴(kuò)展了無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍。3提供更高速的寬帶接入。WIMAX所能提供的最高接入速度是70M，是3G所能提供的寬帶速度的30倍。WIMAX的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)11WIMAX為集成電路制造商提供了大規(guī)模量產(chǎn)的機(jī)會(huì)。3北京郵L乜人學(xué)碩上學(xué)位論文2基于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定平臺(tái)來快速增加設(shè)備的新能力，使設(shè)備制造商能夠更快地進(jìn)行設(shè)備創(chuàng)新。3為運(yùn)營商提供一個(gè)能降低設(shè)備成本并加速性價(jià)比提升的公共平臺(tái)，快速開通T1E1級(jí)別的、按需分配大容量寬帶業(yè)務(wù)。隨著市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，設(shè)備將越來越便宜，從而降低與設(shè)備配置相關(guān)的資金風(fēng)險(xiǎn)?；究膳c各廠家的終端CPE相兼容，不再出現(xiàn)被一家設(shè)備制造商壟斷的現(xiàn)象。4為用戶提供更多的寬帶接入選擇，特別是在那些仍存在市場(chǎng)空間的地域，如接入困難的大城市市中心的建筑；用戶距離局端很遠(yuǎn)的郊外區(qū)域；人口密度低，電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)薄弱的農(nóng)村“1。22WIMAX的標(biāo)準(zhǔn)體系IEEE802委員會(huì)于1999年成立了80216工作組，專門開發(fā)寬帶無線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。80216系列標(biāo)準(zhǔn)及主要內(nèi)容如表21所示“1。2001年12月頒布的80216標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)使用1066GHZ頻段的固定寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接口物理層和MAC層進(jìn)行了規(guī)范，由于其使用的頻段較高，因此僅能應(yīng)用于視距范圍內(nèi)。2003年1月頒布的80216A標(biāo)準(zhǔn)對(duì)之前頒布的80216標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)展，對(duì)使用211GHZ許可和免許可頻段的固定寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接口物理層和MAC層進(jìn)行了規(guī)范，該頻段具有非視距傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，覆蓋范圍最遠(yuǎn)可達(dá)5嘶N，通常小區(qū)半徑為610KM。另外，80216A的MAC層提供了QOS保證機(jī)制，可支持語音和視頻等實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)。這些特點(diǎn)使得80216A標(biāo)準(zhǔn)與80216標(biāo)準(zhǔn)相比更具有市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值，真正成為適合應(yīng)用于城域網(wǎng)的無線接入技術(shù)。表2180216系列各標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)的技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)號(hào)負(fù)責(zé)的技術(shù)領(lǐng)域802161066GHZ固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)80216A211GHZ固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)80216C1066GHZ固定寬帶無線接入系統(tǒng)關(guān)于兼容性的增補(bǔ)文件80216D266GHZ固定無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)80216E266GHZ固定和移動(dòng)寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)80216F固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口MM要求802169固定和移動(dòng)寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理平面流程和服務(wù)要求80216D標(biāo)準(zhǔn)是80216標(biāo)準(zhǔn)系列的一個(gè)修訂版本，是相對(duì)比較成熟并且最具有實(shí)用性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本，在2004年下半年正式發(fā)布。80216D對(duì)266GHZ頻段的空中接口4北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文物理層和MAC層進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，定義了支持多種業(yè)務(wù)類型的固定寬帶無線接入系統(tǒng)的MAC層和相對(duì)應(yīng)的多個(gè)物理層。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)前幾個(gè)80216標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整合和修訂，但仍屬于固定寬帶無線接入規(guī)范。它保持了80216、16A等標(biāo)準(zhǔn)中的所有模式和主要特點(diǎn)，并未增加新的模式；增加或修改的內(nèi)容用來提高系統(tǒng)性能和簡(jiǎn)化部屬，或者用來更正錯(cuò)誤、不明確或不完整的描述，其中包括對(duì)部分系統(tǒng)信息的增補(bǔ)和修訂。同時(shí)，為了能夠后向平滑過渡到支持用戶站以車輛速度移動(dòng)的80216C標(biāo)準(zhǔn)，80216D增加了部分功能以支持用戶的移動(dòng)性。80216C標(biāo)準(zhǔn)是80216標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)版本，于2006年1月發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可同時(shí)支持固定和移動(dòng)寬帶無線接入的系統(tǒng)，工作在266G比之間適宜于移動(dòng)性的許可頻段，可支持用戶站以車輛速度移動(dòng)，同時(shí)80216A規(guī)定的固定無線接入用戶能力并不因此受到影響；同時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了支持基站或扇區(qū)間高層切換的功能。80216C標(biāo)準(zhǔn)面向更長范圍的無線點(diǎn)到多點(diǎn)城域網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可提供核心公共網(wǎng)接入。除了以上幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外，另外還有3個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)2002年正式發(fā)布的正EE80216C，它是對(duì)I髓80216的增補(bǔ)，是使用1066GHZ頻段MEE80216系統(tǒng)的兼容性標(biāo)準(zhǔn)，它詳細(xì)規(guī)定了工作于1066G頻段的MEE80216系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上的一系列特性和功能。正EE80216F，它定義了髓E80216系統(tǒng)MAC層和物理層的管理信息庫MIB以及相關(guān)的管理流程。EE802169，制訂它的目的是為了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的MEE80216系統(tǒng)管理流程和接口，從而實(shí)現(xiàn)正EE80216設(shè)備的互操作性和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源、移動(dòng)性和頻譜的有效管理。MEE80216F和MEE802169這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是的目的是在網(wǎng)絡(luò)管理層面形成新標(biāo)準(zhǔn)。23WIMA的應(yīng)用WIMAX的技術(shù)特性和應(yīng)用特點(diǎn)決定了其能適應(yīng)各種的應(yīng)用環(huán)境，具有不同的應(yīng)用模式。1P咿應(yīng)用模式如圖22所示，PMP應(yīng)用模式以BS為核心，采用點(diǎn)到多點(diǎn)的連接方式，構(gòu)建星形結(jié)構(gòu)的WIMAX接入網(wǎng)絡(luò)。BS扮演業(yè)務(wù)接入點(diǎn)SAP的角色，通過動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)，BS可以根據(jù)覆蓋區(qū)用戶的情況，靈活選用定向天線、全向天線以及多扇區(qū)技術(shù)滿足大量的用戶站SS設(shè)備接入核心網(wǎng)的需求。必要時(shí)，可以通過中繼站RS擴(kuò)大無線覆蓋范圍。還可以根據(jù)用戶群數(shù)量的變化，靈活劃分信道帶寬，對(duì)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，5北京郵電大學(xué)碩學(xué)位論文實(shí)現(xiàn)效益與成本的協(xié)調(diào)。PMP應(yīng)用模式是一種常用的接入網(wǎng)應(yīng)用形式，其特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，應(yīng)用模式與XDSL等線纜接入形式相似，因此，是一種線纜替代的理想選用方案“1。WIMAXBS奉、KWIMAX奉SS奉WIMAXWI矗AXSSSS圖22P肝應(yīng)用模式2MESH應(yīng)用模式如圖23所示，MESH應(yīng)用模式采用多個(gè)基站BS以網(wǎng)狀網(wǎng)方式擴(kuò)大無線覆蓋區(qū)。其中，有一個(gè)基站作為業(yè)務(wù)接入點(diǎn)SAP與核心網(wǎng)相連，其余基站BS以無線鏈路與該SAP相連。因此，作為SAP的基站既是業(yè)務(wù)的接入點(diǎn)又是接入的匯聚點(diǎn)，而其余基站并非簡(jiǎn)單的中繼站RS功能，而是業(yè)務(wù)的接入點(diǎn)“。圖23MESH應(yīng)用模式MESH應(yīng)用模式的特點(diǎn)在于網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活部署，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的彈性延伸。對(duì)于市郊等遠(yuǎn)離骨干網(wǎng)，有線不易覆蓋的地區(qū)，可以采用該模式擴(kuò)大覆6北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文蓋范圍，其規(guī)摸取決于基站半徑、覆蓋區(qū)大小等因素。3綜合應(yīng)用模式無線城域網(wǎng)的推出是為了滿足日益增長的寬帶無線接入BW氆BROADBANDWIRELESS觚C鯔市場(chǎng)需求。符合80216標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以在“最后一英里”寬帶接入領(lǐng)域替代CABLEMOD鋤、DSL和T1E1，也可以為80211熱點(diǎn)提供【圃傳。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了一個(gè)支持諸如話音和視頻等低時(shí)延業(yè)務(wù)的協(xié)議，在用戶站和基站之間允許非視距的寬帶連接，一個(gè)基站可支持?jǐn)?shù)百上千個(gè)用戶，在可靠性和QOS方面提供電信級(jí)的性能?？傊浞挚紤]了為全世界通信公司和服務(wù)提供商設(shè)計(jì)一個(gè)可擴(kuò)展、長距離、大容量“最后一英里”無線通信系統(tǒng)的需要，可支持一整套的服務(wù)，從而使服務(wù)提供商能夠在降低設(shè)備成本和投資風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)提高系統(tǒng)性能和可靠性，有助于加速無線寬帶設(shè)備向市場(chǎng)的投放以及“最后一英里”寬帶在世界各地的部署。BWA應(yīng)用包括住宅寬帶接入、用于SOH0和小企業(yè)的DSL級(jí)業(yè)務(wù)、用于企業(yè)的T1E1級(jí)業(yè)務(wù)所有這些不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)，而且還支持話音和視頻，還包括用于熱點(diǎn)的無線回傳和蜂窩小區(qū)基站回傳業(yè)務(wù)等，如圖24所示“1。圖2480216的B眥應(yīng)用4，校園網(wǎng)WIMA應(yīng)用實(shí)例圖25是以校園應(yīng)用為例的WIMAX系統(tǒng)典型應(yīng)用方案在實(shí)際當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。WIMAX基站既能夠通過用戶站為圖書館、教學(xué)樓等設(shè)備密集地區(qū)提供大容量的接入服務(wù)，也能夠通過AP為筆記本等無線設(shè)備提供到核心網(wǎng)的連接，同時(shí)還能為PDA、智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備提供高速率數(shù)據(jù)傳輸和服務(wù)“1。7北京郵電人學(xué)碩I。學(xué)位論文8圖25WIMAX系統(tǒng)應(yīng)用方案北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章IEEE80216MAC層的協(xié)議分析本章對(duì)IEEE80216寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)中LIAC層的技術(shù)進(jìn)行討論。本文中對(duì)于80216MAC層的討論是基于802162004標(biāo)準(zhǔn)，未考慮寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于移動(dòng)性的支持。IEEE80216標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)對(duì)于固定的寬帶無線接入技術(shù)的空中接口制訂標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)涉及到網(wǎng)絡(luò)的物理層和媒體訪問控制層。物理層負(fù)責(zé)制訂空中接口采用的底層通信技術(shù)，頻帶選擇等。IAC層分成三個(gè)子層特定服務(wù)會(huì)聚子層SERVICESPECIFICCONVERGENCESUBLAYER、公共部分子層CO姍ONPARTSUBLAYER、安全子層PRIVACYSUBLAYER，各子層通過服務(wù)接入點(diǎn)進(jìn)行通信。80216協(xié)議模型“如圖31所示。PHY數(shù)據(jù)控制平面管理平面圖31IBEB80216協(xié)議棧模型31L匪E80216叭C機(jī)制為了提供高效的信道訪問控制機(jī)制，80216姒C層定義了完善的控制機(jī)制，主要包括服務(wù)流會(huì)聚部分，網(wǎng)絡(luò)初始化部分，測(cè)距部分，MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元構(gòu)建和傳9北京郵電人學(xué)碩L學(xué)位論文輸部分，服務(wù)調(diào)度部分，帶寬分配和請(qǐng)求部分，競(jìng)爭(zhēng)解決部分以及自動(dòng)重傳機(jī)制等。311特定服務(wù)會(huì)聚子層80216協(xié)議中定義了兩種不同協(xié)議的會(huì)聚子層，即ATM協(xié)議下的會(huì)聚子層和分組協(xié)議下的會(huì)聚子層。特定的服務(wù)會(huì)聚子層位于MAC公共部分子層之上，而且通過MAC的服務(wù)接入點(diǎn)調(diào)用姒C公共部分子層提供的服務(wù)。服務(wù)會(huì)聚子層有下面幾種功能唑1接收高層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元P叫，PROTOCOLDATAUNIT。2完成高層PDU的定義。3按規(guī)則對(duì)高層PDU進(jìn)行分類處理。4完成服務(wù)會(huì)聚子層中的PDU到特定MAC服務(wù)接入點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送。5接收來自對(duì)等實(shí)體的服務(wù)會(huì)聚子層的PDU。312網(wǎng)絡(luò)初始化過程在網(wǎng)絡(luò)初始化過程中，上下行參數(shù)獲得，初始化測(cè)距過程，基本能力協(xié)商，注冊(cè)和建立IP連接是核心部分。1上下行鏈路同步和參數(shù)獲得為了獲得網(wǎng)絡(luò)的上下行鏈路通信參數(shù)，SS通過接收UCD，UL一姒P，DCD，DLMAP消息獲得網(wǎng)絡(luò)的上下行參數(shù)和同步信息。2初始化測(cè)距過程測(cè)距過程是SS和BS之間保證無線通信質(zhì)量的一系列過程。其中包括下行鏈路BURSTPROFILE管理，上行鏈路周期性測(cè)距和針對(duì)0FDMA物理層模式的測(cè)距機(jī)制。測(cè)距過程交互的參數(shù)包括鏈路時(shí)序，功率級(jí)別等。3基本通信能力協(xié)商SS和基站協(xié)商對(duì)基本通信能力的支持。其中包括帶寬分配支持參數(shù)，PDU構(gòu)建、傳輸參數(shù)和物理層支持參數(shù)。4節(jié)點(diǎn)注冊(cè)注冊(cè)是SS被允許進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的過程，一個(gè)被管理的SS在此時(shí)接收到它的SECONDARYCID。注冊(cè)過程中采用REGREQ和REGRSP消息交互。在注冊(cè)過程還包含IP版本協(xié)商。5網(wǎng)絡(luò)配置IPSS發(fā)起DHCP過程以獲得一個(gè)IP地址和建立IP連接需要的其他參數(shù)。建立IP連接的參數(shù)在SECONDARYCID上傳輸”。北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文6獲得系統(tǒng)時(shí)間SS和BS都需要獲得當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間，以完成一些需要時(shí)間戳的控制事件。313MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的構(gòu)建和傳輸在80216標(biāo)準(zhǔn)對(duì)MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU，PROTOCOLDATAUNIT的格式和構(gòu)建方式做了詳細(xì)的規(guī)定，這部分是MAC層傳輸控制功能的基礎(chǔ)。80216姒C層數(shù)據(jù)和控制消息包括下面幾種1兩種PDU頭格式通用包頭，帶寬請(qǐng)求包頭。26種PDU子頭分段子頭，拼接子頭，授予管理子頭，ARQ反饋，MESH子頭和快速反饋?zhàn)宇^。其中比較關(guān)鍵的是分段子頭，拼接子頭和授予管理子頭。347種管理消息16標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了UCD，DCD，UL一IAP，DLMAP，RNGREQ等47種控制消息。314測(cè)距過程1下行BU璐TPRO丘LE管理SS可以根據(jù)接收到的信號(hào)的信噪比信息確定目前信道情況是否滿足當(dāng)前通信需要。如果發(fā)現(xiàn)不行，則啟動(dòng)改變下行BURSTPROFILE的過程。有兩種途徑，如果SS有BS授予的上行傳輸機(jī)會(huì)，在這個(gè)傳輸機(jī)會(huì)中利用DBPCREQ消息發(fā)起更改下行BURSTPMFJLE的過程。如果沒有可用傳輸機(jī)會(huì)，則SS在初始化測(cè)距過程發(fā)起IMG_REQ消息，利用新的測(cè)距過程獲得更好的下行BU娼TPROFILE。2上行周期性測(cè)距上行測(cè)距包含兩個(gè)過程，初始化測(cè)距和周期性測(cè)距。初始化測(cè)距過程中，剛進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的SS獲得正確的傳輸參數(shù)，包括傳輸時(shí)間偏移和傳輸功率級(jí)別等。周期性測(cè)距過程使得SS可以在初始化測(cè)距之后再對(duì)傳輸參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證與BS的鏈路通信質(zhì)量。315信道分配和請(qǐng)求機(jī)制帶寬分配和請(qǐng)求機(jī)制是80216MAC層規(guī)定的為SS靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分配帶寬的機(jī)制。帶寬分配的機(jī)制包括1帶寬請(qǐng)求發(fā)送帶寬請(qǐng)求有三種方式31|在競(jìng)爭(zhēng)請(qǐng)求時(shí)隙中發(fā)送帶寬請(qǐng)求B卸DWIDTHR鈿UCST包。B在授予GRAM時(shí)隙中發(fā)送帶寬請(qǐng)求消息。北京郵I乜大學(xué)碩L學(xué)位論文C搭乘PIGGYBACK方式。2帶寬授予帶寬授予是BS向SS分配上行鏈路時(shí)隙的動(dòng)作。分配的時(shí)隙是利用UI，MAP消息通過BASICCID連接發(fā)送給SS的。因此這里需要SS做上行調(diào)度，從自己的多個(gè)連接中選擇一個(gè)連接發(fā)送數(shù)據(jù)。3輪詢輪詢是BS輪流給SS授予帶寬請(qǐng)求機(jī)會(huì)的過程。輪詢過程中BS給SS輪詢的是帶寬請(qǐng)求機(jī)會(huì)，不是發(fā)送數(shù)據(jù)的帶寬。輪詢分為單播輪詢和多播輪詢。316MAC層競(jìng)爭(zhēng)解決MAC在上行鏈路MAP消息中定義了一系列的消息元素，INFO珊ATIONELEMENT，從而實(shí)現(xiàn)上行鏈路時(shí)隙的分配并確定哪個(gè)時(shí)隙發(fā)生了碰撞。BS可以允許碰撞發(fā)生在REQ或者數(shù)據(jù)PDU中。主要的競(jìng)爭(zhēng)解決方法是截?cái)嗟亩M(jìn)制指數(shù)回退。初始回退窗和最大回退窗的值由BS控制，該數(shù)值在上行鏈路描述UCD消息中規(guī)定。當(dāng)SS要傳送消息進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)解決過程時(shí)，它將起始回退窗設(shè)為與當(dāng)前有效的上行鏈路描述消息中規(guī)定的起始值相等，然后隨機(jī)選擇一個(gè)回退窗口范圍內(nèi)的數(shù)字。該隨機(jī)數(shù)指出了該SS在傳送消息之前所要等待的競(jìng)爭(zhēng)傳輸機(jī)會(huì)的個(gè)數(shù)。在競(jìng)爭(zhēng)要求發(fā)送之后，SS要等待來一個(gè)數(shù)據(jù)認(rèn)可ACK消息，收到后該競(jìng)爭(zhēng)解決過程就完成了。若沒有收到ACK消息，則表明傳送消息丟失，SS將回退窗口加倍，選擇新的隨機(jī)數(shù)，重復(fù)上述過程。32IEEE80216MAC層的QOS機(jī)韋480216MAC層是基于“連接”的，每一個(gè)“連接”均由一個(gè)標(biāo)識(shí)符CID來唯一進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在80216標(biāo)準(zhǔn)中，IIAC層定義了較為完整的QOS機(jī)制。MAC層針對(duì)每個(gè)連接可以分別設(shè)置不同的QOS參數(shù)，包括速率、延時(shí)等指標(biāo)。為了更好地控制上行數(shù)據(jù)的帶寬分配，標(biāo)準(zhǔn)還定義了四種不同的業(yè)務(wù)，分別為非請(qǐng)求的帶寬分配業(yè)務(wù)UGS、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)RTPS、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)NRTPS、盡力而為業(yè)務(wù)BE。80216可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需要提供實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)的不同速率要求的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。80216目前主要面向?qū)拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可以提供話音業(yè)務(wù)。80216系統(tǒng)的QOS機(jī)制可以根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需要來動(dòng)態(tài)分配帶寬，具有較大的靈活性。80216可以在無線接入網(wǎng)部分為不同業(yè)務(wù)提供不同質(zhì)量的服務(wù)，16MAC層QOS支持相關(guān)的機(jī)制主要包括下面幾個(gè)部分。北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文321SS和BS之間的連接建立SS是寬帶無線接入系統(tǒng)中的終端接入單元，BS是寬帶無線接入系統(tǒng)中為接入單元提供接入服務(wù)的控制實(shí)體。一個(gè)BS可以控制多個(gè)SS，并且它們提供無線的接入服務(wù)。SS和BS的連接建立在網(wǎng)絡(luò)初始化過程中完成。首先SS需要獲得一個(gè)BS信道同步以及上下行鏈路信息，通過交換上下行鏈路信息建立物理連接。SS的網(wǎng)絡(luò)初始化過程還包括注冊(cè)，測(cè)距等過程。通過上述過程，SS可以找到一個(gè)BS并且完成與BS的通信能力協(xié)商，認(rèn)證和建立控制連接等過程。IEEE80216的MAC協(xié)議支持11D和FID工作方式。在TDD方式中，信道被分成一系列的微時(shí)隙MINIS10T。SS和BS已經(jīng)建立了同步，所以BS可以通過控制把信道中的某些時(shí)隙分配給制定的SS。SS通過上行鏈路向BS發(fā)送數(shù)據(jù)和信道請(qǐng)求消息。BS在下行鏈路上給SS返回下行數(shù)據(jù)和相關(guān)的控制信息。322服務(wù)流為了支持QOS，正EE80216定義了4種服務(wù)流51非請(qǐng)求授予服務(wù)UGS，U啪D鈀DGRANTSCICC，實(shí)時(shí)輪詢?cè)卖迍?wù)流NPS，REALTIMEPOLLINGSERVICC，非實(shí)時(shí)輪詢流NNPS，BJON他ALTIMEPOLLILLGSERVICC和盡力而為服務(wù)BEBCSTE肋RT。1非請(qǐng)求授予服務(wù)流UGS這種服務(wù)流是為了支持恒定比特率CBR的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，例如無靜音抑制的VO口VOICCOV盯口數(shù)據(jù)。這種業(yè)務(wù)需要固定的網(wǎng)絡(luò)帶寬保證。2實(shí)時(shí)輪詢服務(wù)流NPS這種服務(wù)流是為了支持變化比特率R的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，例如MPEG視頻數(shù)據(jù)。這些業(yè)務(wù)有具體的網(wǎng)絡(luò)帶寬要求并且有最大延遲時(shí)間的限制。3非實(shí)時(shí)輪詢服務(wù)流NNPS這種服務(wù)流是為了支持非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，但是這些數(shù)據(jù)流要求比盡力而為服務(wù)更好的服務(wù)質(zhì)量，例如帶寬敏感的文件傳輸服務(wù)。這些業(yè)務(wù)對(duì)延遲時(shí)間不敏感但是需要保證最小的網(wǎng)絡(luò)帶寬。4盡力而為服務(wù)BE這種服務(wù)流是針對(duì)無特定服務(wù)質(zhì)量要求的數(shù)據(jù)。例如帥數(shù)據(jù)。針對(duì)上述的幾種服務(wù)流，16MAC層定義了詳細(xì)的服務(wù)流管理機(jī)制。該管理機(jī)制中定義了詳細(xì)的QOS操作理論，服務(wù)流特性，對(duì)象模型，服務(wù)分類和授權(quán)模型等。通過前面介紹的動(dòng)態(tài)服務(wù)流改變，添加和刪除消息可以完成服務(wù)流的動(dòng)態(tài)管理和更新。北京郵電人學(xué)頓L學(xué)位論文323帶寬分配和請(qǐng)求機(jī)制在寬帶無線接入系統(tǒng)中，存在著上行和下行信道，上行信道指SS到BS的通信信道，下行信道指BS到SS的通信信道。下行信道由BS集中控制，而多個(gè)SS共享上行信道，這就涉及到網(wǎng)絡(luò)帶寬在多個(gè)SS之間的分配問題。MEE80216規(guī)定了帶寬請(qǐng)求和請(qǐng)求機(jī)制。請(qǐng)求指的是SS在需要獲得網(wǎng)絡(luò)帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)向BS發(fā)出請(qǐng)求，要求獲得上行信道帶寬的過程。SS的帶寬請(qǐng)求有三種方式，一種是在上行信道的競(jìng)爭(zhēng)請(qǐng)求時(shí)隙中發(fā)送帶寬請(qǐng)求消息；另一種在BS分配的請(qǐng)求時(shí)隙中發(fā)送請(qǐng)求消息；第三種是在數(shù)據(jù)時(shí)隙中采用搭乘方式發(fā)送請(qǐng)求。BS采用多種方式完成網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配，其中包括授予機(jī)制GRAM和輪詢POLLING機(jī)制。授予機(jī)制就是BS直接在上行信道的MAP消息中給SS分配數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間；輪詢機(jī)制是BS采用輪詢的方式給各個(gè)SS帶寬請(qǐng)求機(jī)會(huì)，輪詢機(jī)制包括單播輪詢和多播輪詢機(jī)制。需要特別指出的是，IEEE802162004中規(guī)定，SS向BS發(fā)送帶寬請(qǐng)求時(shí)是為具體的數(shù)據(jù)連接請(qǐng)求帶寬，而BS向SS分配帶寬時(shí)卻不是針對(duì)每個(gè)連接的，而是針對(duì)某個(gè)SS分配帶寬，這一點(diǎn)會(huì)影響調(diào)度策略的設(shè)計(jì)。14北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第四章基于PIC0CHIP平臺(tái)的WIMAX系統(tǒng)設(shè)計(jì)WIMAX系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)包括硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和協(xié)議軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面。硬件設(shè)計(jì)包括CPU芯片和相關(guān)開發(fā)板選擇、外圍設(shè)備芯片選擇、原理圖和PCB設(shè)計(jì)及繪制；嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括嵌入式操作系統(tǒng)選擇和相關(guān)BSP及外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)；協(xié)議軟件開發(fā)包括基于MEE80216標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議分析、模塊劃分和結(jié)合嵌入式操作系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)也最具決定性的部分，操作系統(tǒng)和協(xié)議軟件開發(fā)都要在硬件平臺(tái)上進(jìn)行。本項(xiàng)目采用的開發(fā)板是PICOCHIP的開發(fā)板。嵌入式操作系統(tǒng)選擇了美國WINDRIVERSVSTEM公司推出的VXWBRKS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。VXW酬KS是一個(gè)高性能、可裁減的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)另外，風(fēng)河公司從1995年起推出了針對(duì)VXWBRKS的集成開發(fā)環(huán)境一TOMADO，它是一整套強(qiáng)有力的交叉開發(fā)工具，支持多種形式的在線仿真和跟蹤調(diào)試。WIMAX系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的協(xié)議功能包括物理層、MAC層和MAC層與網(wǎng)絡(luò)層的接口。其中物理層和MAC層涵蓋在MEE80216標(biāo)準(zhǔn)中定義的空中接口的規(guī)范；MAC層與網(wǎng)絡(luò)層的接口用于實(shí)現(xiàn)WIMAX系統(tǒng)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的互連互通，此處的網(wǎng)絡(luò)層與0SI七層模型中的網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)。41PICOCHIP嵌入式開發(fā)平臺(tái)PCL02是PIC0QDP公司開發(fā)的高性能通信處理器陣列，該處理器針對(duì)無線數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用做了專門的性能優(yōu)化。利用PCL02處理器可以高效率的用軟件實(shí)現(xiàn)所有通信系統(tǒng)中的物理層信號(hào)處理和控制過程。PCL02處理器芯片包括一組RISC處理器陣列，專用的協(xié)處理器，外部處理器接口，外部存儲(chǔ)器接口，同步和異步10”1基于PCI02處理器芯片構(gòu)建的無線通信系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)，該平臺(tái)命名為D【102。DVKL02是一個(gè)嵌入式的開發(fā)平臺(tái)，包括一個(gè)子板和一個(gè)母板。子板是一個(gè)PCI02芯片的開發(fā)環(huán)境，采用PCI02芯片完成無線信號(hào)處理過程；母板作為整個(gè)開發(fā)平臺(tái)的控制板，負(fù)責(zé)子板的驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)測(cè)試的功能。DVKL02有下面的特點(diǎn)APCI02芯片的硬件開發(fā)環(huán)境；B母板集成的MM266MHZ405GPPOWERPC處理器控制PCI02設(shè)備，處理北京郵電大學(xué)碩I學(xué)位論文DMA數(shù)據(jù)和IO接口。母板支持QNK和VXWBRKS操作系統(tǒng)；C外部PC主機(jī)可以通過10100M以太網(wǎng)口與DVKL02平臺(tái)連接；D128MBYTE的PCL33數(shù)據(jù)SDRAM和最高32MBYTC的本地F1鷦H，用來存放PCL02鏡像和配置數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)的設(shè)置信息；E與DVKL02配套的主機(jī)開發(fā)軟件包括基于以太網(wǎng)的DVKL02驅(qū)動(dòng)，DVKL02硬件測(cè)試程序，DVKL02功能演示程序；D母板支持JTAG口的調(diào)試G母板支持兩個(gè)RS232串行接口。DVKL02的子板體系結(jié)構(gòu)如圖4。1所示。圖41DVKL02子板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖DVKL02的子板是一個(gè)PCI02芯片的硬件開發(fā)環(huán)境，通過在子板上運(yùn)行不同的軟件模塊，可以使得該子板完成不同的通信信號(hào)處理功能。目前子板上可以完成3G和WIMAX信號(hào)處理。子板上包括PCI02陣列處理器芯片2個(gè)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，異步數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)IASH等部件。DVKL02的母板是一個(gè)常見的嵌入式開發(fā)板，母板上包括MM405GPPOWERPC的處理器處理器工作頻率266MM，SDRAM，F(xiàn)LASH和E2PROM存儲(chǔ)器，以太網(wǎng)接口，專用子板接口該接口專門用于子板和母板之間的連接，RS232串行接口，狀態(tài)部件和電源部件等。DVKL02的母板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖42所示。運(yùn)行在母板上的軟件系統(tǒng)包括DVKL02服務(wù)器軟件，VXWBRL噶操作系統(tǒng)，BSP，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和PIC0API；運(yùn)行在子板上的軟件包括信號(hào)處理軟件和PICOAPI。北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文，澈ER圖42DVKL02母板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖運(yùn)行在母板上的軟件系統(tǒng)包括DVKL02服務(wù)器軟件，VXW砒S操作系統(tǒng)，BSP，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和PIC0API；運(yùn)行在子板上的軟件包括信號(hào)處理軟件和PIC0API。4280216MC的實(shí)現(xiàn)框架基于PICOCLLIP公司開發(fā)的D102開發(fā)平臺(tái)和PC85200FDM物理層軟件參考設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)80216MACCS子層的上層業(yè)務(wù)接入和數(shù)據(jù)分類過程，MACCPS子層的管理和數(shù)據(jù)處理過程，從而實(shí)現(xiàn)完整的80216基站設(shè)備?；綩FDM物理層和MAC底層的控制功能，由8520軟件參考設(shè)計(jì)在D102的子板中實(shí)現(xiàn)，MAC上層的控制功能在D【102母板上通過軟件實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)功能組件結(jié)構(gòu)如圖43所示。圖4380216基站設(shè)備軟件結(jié)構(gòu)圖80216MACCS子層主要是數(shù)據(jù)分類和分類映射表管理部分；CPS子層分為六個(gè)部分實(shí)現(xiàn)公共支持部分、物理層管理部分、基站初始化部分、無線臺(tái)初始化處理部分、MAC控制按需處理部分、數(shù)據(jù)處理部分。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖44所示17北京郵電人學(xué)碗I學(xué)位論文下面描述CPS子層各部分包括的子模塊和主要功能，關(guān)于CS子層的模塊劃分和功能描述以及實(shí)現(xiàn)將在下面的章節(jié)中介紹。下_IPI妒LSDL3餉TRQ啦竹IP們O3L執(zhí)爭(zhēng)。F4峭T，IIHHC4“ONTUSP睢S一搿幅E，R瑤蚺T“R批爭(zhēng)螗魄蝴菇LTE，口群RM1札一OR_羹陀8，啤M州棚C時(shí)軸警屢|似鎬LI7”“”舯乏CSLIIPV87194擘L忡斜霉。8LI，I工S絲堅(jiān)H分類虢宴雪襲H分類器L黼一濺1ES嘲ICEFL僦7州州L口ITI“M村C時(shí)LMTII貽DT曩O腳淵旺8AWIO亡F嘲。R蟬博螄；捌；TL甜婦怕P群蟮，。瑚FR抽TI伽L麓”盞僅_椰一H瑚I袱1蒲州I轆FT脯7蝌捌汴喇I。甜40憎7E翰。糯8施。一LRM徹IINDITI”。，S捂示LR磊Z習(xí)R_南撇C痿管理模塊，_主，睫畫蘸|時(shí)屬同步|置譬瑾IL管建I圈圈LS阻縫成|雨而藺；。峭嬲塑；隆壘整劐L塑鑒|L堂壅竺矍|上F流調(diào)度R圈臣圉囹輸翰盔敬耿PHYLOWMAC陲本甏力銹嘲江好鏈舔遴整L弱戮控制槿塊礦I始F膩RQTFX盯掰RPL姻啦I耐IO札；鶼R搠LRE鄲鎬TR城R捌憾RSR辯一UL毒懿釬時(shí)甜P髂0覯槲I囊I鯽洲I氌RLT僻FL氐R稍黼_黼吡R硼IB0T“O乜ROB餅M搿蕊L(fēng)I腳馓IOND。RQMTDE吼R雌鉀日鼬畦耐L瑚T蚺耵確T，躺T村塒R_“_峨RQT慨RT酣觸R鋼N10P，刪PHYLO、幻L蘆CRF攘日R00輪圖4480216基站MAC層的總體設(shè)計(jì)框圖1公共支持部分本部分提供MACCPS子層可使用的通用支持函數(shù)，包括如下幾個(gè)模塊?；藐?duì)列管理模塊提供對(duì)緩沖區(qū)、鏈表、隊(duì)列、堆棧等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理的基本操作函數(shù)；提供增加、修改、刪除、查詢服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU，SEICCDATAUNIT隊(duì)列、服務(wù)流隊(duì)列、帶寬請(qǐng)求隊(duì)列、MACPDU輸出隊(duì)列的基本函數(shù)。北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文B1定時(shí)器管理模塊提供操作增加、修改、刪除等定時(shí)器的基本函數(shù)。2物理層管理部分A1物理層管理模塊提供啟動(dòng)、配置、停止物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口；對(duì)物理層的信道檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析與記錄，為其他模塊提供查詢接口。3基站初始化部分曲基站配置模塊完成基站的初始配置，設(shè)置基本參數(shù)，啟動(dòng)物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。鍆無線臺(tái)初始化處理部分A信道描述模塊確定上下行信道描述消息里的相關(guān)參數(shù)，生成UCDDCD消息，用于周期性發(fā)送處理信道描述符更新過程。B測(cè)距模塊完成初始測(cè)距和周期性測(cè)距過程；處理終端發(fā)來的R柚垂NG消息，從連接管理模塊處獲得B夠ICCID和PRINLARVCID。C基本能力協(xié)商模塊根據(jù)物理層管理模塊提供的信息，對(duì)終端發(fā)來的SBCL通Q進(jìn)行處理；將基本能力信息錄入連接管理模塊維護(hù)的全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。D準(zhǔn)入控制模塊對(duì)終端進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證；處理密鑰交換。注冊(cè)管理模塊處理終端發(fā)來的REGREQ消息，從連接管理模塊處獲得SCODARY；協(xié)助終端完成1FRP過程；將注冊(cè)信息錄入連接管理模塊維護(hù)的全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。N網(wǎng)絡(luò)信息配置模塊為終端提供DHCP服務(wù)器地址DHCP服務(wù)器中包含了時(shí)間服務(wù)器地址、配置服務(wù)器地址，輔助終端完成過程建立M連接，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，可操作性參數(shù)配置，預(yù)連接建立，M，球注冊(cè)。5MAC控制按需處理部分A上行鏈路調(diào)度模塊處理終端發(fā)來的帶寬請(qǐng)求，通過調(diào)度算法合理分配帶寬，組成并且發(fā)送UL一腳消息。北京郵I乜人學(xué)碩I學(xué)位論文B連接管理模塊CLD的管理與生成，維護(hù)CIDSDU隊(duì)列。C服務(wù)流管理模塊對(duì)服務(wù)流控制消息進(jìn)行處理，維護(hù)服務(wù)流隊(duì)列，向CS層提供服務(wù)流管理服務(wù)。D管理消息分類模塊解析MAC層管理消息，根據(jù)其類型調(diào)用相應(yīng)模塊作進(jìn)一步處理。61數(shù)據(jù)處理部分A接收與預(yù)處理模塊接收MACPDU，SDU重組，分類出MAC管理消息和數(shù)據(jù)SDUARQ將SDUARQ的話傳給ARQ塊傳給SDU輸入輸出模塊處理，將管理消息分類傳遞到MAC層模塊進(jìn)行處理。BSDU入隊(duì)模塊向CS層提供數(shù)據(jù)傳送服務(wù)，將CS傳來的SDU置入相應(yīng)的CIDSDU隊(duì)列中。CARQ模塊將CS傳來的SDU分成ARQ塊，放入到發(fā)送隊(duì)列中，對(duì)ARQ塊進(jìn)行管理，重發(fā)或刪除；接收對(duì)端的ARQ塊，進(jìn)行塊的重組，發(fā)送給SDU輸入輸出模塊。DMACPDU生成模塊根據(jù)CD、SDU和其他頭信息生成MACPDU。E1下行服務(wù)流調(diào)度模塊利用合適的調(diào)度算法對(duì)PDU進(jìn)行調(diào)度，確定DLMAP，管理DLMAP隊(duì)列。F數(shù)據(jù)輸出模塊讀取DLMAP隊(duì)列，根據(jù)DL一廿中的信息組織各數(shù)據(jù)單元進(jìn)入輸出隊(duì)列。系統(tǒng)內(nèi)部接口根據(jù)各個(gè)功能模塊功能定義了MAC層中各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)關(guān)系和控制關(guān)系，如圖45所示。4380216MACCPS層的主要模塊接口設(shè)計(jì)在本節(jié)中，只是介紹MACCPS層的模塊接口設(shè)計(jì)，MACCS子層的模塊和接口將在下一章中進(jìn)行詳細(xì)的論述。1數(shù)據(jù)接收與預(yù)處理模塊接收來自LOWMAC的MACPDU，根據(jù)其頭部信息判斷類型。PDU中可能包括數(shù)據(jù)SDUARQ塊、數(shù)據(jù)片F(xiàn)碰皿ENT和MAC層控制消息。MACPDU經(jīng)數(shù)據(jù)接收北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文與預(yù)處理模塊后分離出數(shù)據(jù)SDUARQ塊、SDU中的帶寬請(qǐng)求和MAC消息，數(shù)據(jù)SDUARQ塊根據(jù)所屬的CM號(hào)被發(fā)送到連接管理模塊中的數(shù)據(jù)SDU緩存模塊中，SDU中的帶寬請(qǐng)求被發(fā)送到上行鏈路調(diào)度模塊中的帶寬請(qǐng)求緩存隊(duì)列中，MAC消息被發(fā)送到管理消息分類模塊做進(jìn)一步的分類。數(shù)據(jù)接收與預(yù)處理模塊與其他模塊的接口如圖46所示。CSJR務(wù)漉CS服務(wù)琉管理接口數(shù)據(jù)接收、篾送接口建立舢除，改變圖4580216MCCPS子層模塊結(jié)構(gòu)圖上行鏈路調(diào)度模塊連接管理模塊LJ管理消息分類模塊蕊可一陋讞F眥消息數(shù)據(jù)接收與預(yù)處理模塊圖46數(shù)據(jù)接收與預(yù)處理模塊接口2上行鏈路調(diào)度模塊上行鏈路調(diào)度模塊輸入接口包括接收來自數(shù)據(jù)接收與預(yù)處理模塊和管理消息分北京郵電大學(xué)碩I學(xué)位論文類模塊的帶寬請(qǐng)求，從服務(wù)流管理模塊中讀取服務(wù)流的QOS參數(shù)。輸出接口為代表帶寬分配狀況的UL_MAP消息，ULMAP被發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出模塊，填充到物理層幀中進(jìn)行發(fā)送。上行鏈路調(diào)度模塊接口定義如圖47所示。上行鏈路調(diào)度模塊圖47上行鏈路調(diào)度模塊接口3服務(wù)流管理模塊服務(wù)流管理模塊中保存有服務(wù)流的管理信息表，管理信息表中包括服務(wù)流的QOS參數(shù)不同類型的服務(wù)流具有不同的表項(xiàng)、代表物理信道通信質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)、服務(wù)流數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜ROFILE類型等。CS層通過服務(wù)流管理接口建立、刪除和改變服務(wù)流的QOS參數(shù)。當(dāng)新建一個(gè)服務(wù)流時(shí)，在服務(wù)流管理模塊中的服務(wù)流管理信息表中添加對(duì)應(yīng)的管理表項(xiàng)，服務(wù)流的添加可以是CS調(diào)用服務(wù)流管理接口發(fā)起，也可以由SS向BS發(fā)送DSX消息發(fā)起。服務(wù)流管理模塊在建立、刪除和改變服務(wù)流時(shí)產(chǎn)生的服務(wù)流控制應(yīng)答消息DSXRCSPONSE通過PDU生成模塊發(fā)送到對(duì)等MAC。下行服務(wù)流調(diào)度模塊和下行鏈路調(diào)度模塊根據(jù)當(dāng)前調(diào)度的服務(wù)流D從服務(wù)流管理模塊中讀取服務(wù)流QOS參數(shù)等信息進(jìn)行調(diào)度。服務(wù)流管理模塊接收來自物理層管理模塊中物理信道狀態(tài)的信息，包括物理層支持的工作模式調(diào)制解調(diào)方式、編解碼方式、數(shù)據(jù)傳輸速率等、當(dāng)前信道通信質(zhì)量等，并由服務(wù)流管理模塊中的管理信息表來統(tǒng)一管理。模塊接口設(shè)