專利名稱：一種lte數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及第三代移動通信LTE(Long Term Evolution,長期演進)技術，尤其涉及ー種LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)。
背景技術：
LTE是3G的演變，它改進并增強了 3G的空中接入技術，采用OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing,正交頻分復用)技術和 MIMO (Multiple-InputMultiple-Out-put,多輸入多輸出)技術。在20MHZ頻譜帶寬下能夠提供上行50Mbps和下行100Mbps的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高了小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。
圖I為現(xiàn)有技術的LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)示意圖。所示圖I所示，整個LTE系統(tǒng)由核心網(wǎng)(EPC)、基站(eNB)和用戶設備(UE)三部份組成。其中eNB負責接入網(wǎng)部分，也稱E-UTRAN; EPC負責核心網(wǎng)部份，EPC信令處理部份稱MME。EPC與eNB通過SI接ロ連接，eNB間通過X2接ロ連接，UE與eNB通過Uu接ロ連接。和3G相比，X2接ロ類似于IuR接ロ，SI接ロ類似于Iu接ロ，但有較大簡化。LTE系統(tǒng)的接入層包括LI (Layer 1，層I)，L2和L3 (Layer 3，層3)三個部份。其中 LI 包括 PHY (Physical Layer,物理層)；L2 包括 MAC (Medium Access Control,媒體接入層)、RLC (Radio Link Control,無線鏈路控制)和]3DCP (Packet Data ConvergenceProtocal,分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議)；L3包括RRC(Radio Rescource Control,無線資源控制)。L2是LTE的數(shù)據(jù)傳輸面。L2中的MAC主要功能包括邏輯信道和傳輸信道的映射、多個邏輯信道復用在一個傳輸信道、一個傳輸信道到多個邏輯信道的解復用、調(diào)度信息報告、混合自動請求重發(fā)(HARQ)和邏輯信道優(yōu)先級調(diào)度等。L2中的RLC主要功能包括傳輸高層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)、自動請求重發(fā)(ARQ)、分段傳接和重組、重分段、重排序、復本檢測、重建和RLC服務協(xié)議単元(SDU)丟棄等功能。L2中的HXP主要功能包括IP數(shù)據(jù)流的頭壓縮和解壓縮、數(shù)據(jù)傳輸、分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議層序列(PDCP SN)的維護、重建時順序投遞高層rou、重建時復本消除、加解密用戶面和控制面數(shù)據(jù)、完整校驗控制面數(shù)據(jù)、基于時間的丟棄等功能。L2的三個功能模塊各自完成LTE數(shù)據(jù)傳輸中某一步驟中的某一功能。例如，HXP的主要功能是完成數(shù)據(jù)包的壓縮/解壓縮、加密/解密和安全性功能，其中數(shù)據(jù)包壓縮/解壓縮可以提高LTE數(shù)據(jù)的傳輸效率、安全性功能可以保證LTE數(shù)據(jù)面?zhèn)鬏數(shù)陌踩院屯暾?。RLC主要功能是完成數(shù)據(jù)的分段/串接，使得高層數(shù)據(jù)的大小適合在空中傳輸。MAC主要功能是完成邏輯充分信道的數(shù)據(jù)的復用/解復用以及數(shù)據(jù)的收發(fā)。顯然，L2的三個功能模塊具有功能相互之間相對獨立、相互之間順序逐個處理的特點，即具有流水線的特點。L2作為LTE的數(shù)據(jù)面主要承擔LTE數(shù)據(jù)的傳輸，LTE數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Ψ浅８?，可達到上行50Mbps和下行100Mbps。這個數(shù)據(jù)傳輸能力遠遠超過現(xiàn)行己部署的3G和2G網(wǎng)絡的傳輸能力，因此現(xiàn)在技術中在3G和2G協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)設計已經(jīng)難以完成這么高的數(shù)據(jù)傳輸率。
現(xiàn)有技技術的3G和2G協(xié)議棧數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)多是基于單核硬件的單線程和多線程的設計架構(gòu)，與控制面共享處理器資源。該架構(gòu)只能滿足低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)囊?，對于吞吐率提高了ー個數(shù)量級的LTE數(shù)據(jù)面則難以滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效的LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)，用以解決現(xiàn)有技術中LTE數(shù)據(jù)面實現(xiàn)高吞吐率時遇到的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了ー種LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)，該軟件架構(gòu)運行于多核處理器硬件平臺，該軟件架構(gòu)包括rocp軟件模塊，用于完成數(shù)據(jù)包的加密/解密、壓縮/解壓縮和完整性校驗操作中的ー種或多種操作；RLC軟件模塊，用于完成包括數(shù)據(jù)的解包、分段/串接、重排序和重組操作；MAC軟件模塊，用于完成包括邏輯信道的數(shù)據(jù)的復用/解復用、調(diào)度各邏輯信道組包和數(shù)據(jù)的收發(fā)操作；該軟件架構(gòu)各軟件模塊分別單獨在多核處理器中的任一個處理器內(nèi)核上運行。
本發(fā)明提出的ー種分布式流水線LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)設計方案適用于當前流行的多核處理器硬件平臺。本發(fā)明通過采用分布式結(jié)構(gòu)，將軟件架構(gòu)各軟件模塊分布于多個處理器內(nèi)核上運算，且針對軟件模塊進行了優(yōu)化，降低了采用分步式結(jié)構(gòu)可能引起的時延大等弊端，從而提高了 LTE數(shù)據(jù)面流水線的執(zhí)行效率。


圖I為現(xiàn)有技術LTE系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明另ー實施例LTE數(shù)據(jù)面分布式流水線軟件架構(gòu)上行數(shù)據(jù)流處理流程示意圖；圖4為本發(fā)明再一實施例LTE數(shù)據(jù)面分布式流水線軟件架構(gòu)下行數(shù)據(jù)流處理流程示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進ー步的詳細描述。圖2本發(fā)明ー實施例LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)示意圖。如圖所示，LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)包括rocp軟件模塊10、RLC軟件模塊20和MAC軟件模塊30。PDCP軟件模塊10用于完成數(shù)據(jù)包的加密/解密、壓縮/解壓縮和完整性校驗等功能。RLC軟件模塊20用于完成數(shù)據(jù)的解包、分段/串接、重排序和重組等功能。MAC軟件模塊30用于完成邏輯信道的數(shù)據(jù)的復用/解復用、調(diào)度各邏輯信道組包和數(shù)據(jù)的收發(fā)等功倉^:。LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)按照流水線的特點進行獨立設計，各軟件模塊分別単獨在多核處理器中的任一個處理器內(nèi)核上運行。例如F1DCP軟件模塊10在多核處理器的第一內(nèi)核上運行、RLC軟件模塊20在多核處理器的第二內(nèi)核上運行、以及MAC軟件模塊在多核處理器的第三內(nèi)核上運行，其中第一內(nèi)核上所有的資源都分配給HXP軟件模塊10使用、第二內(nèi)核上的所有資源都分配給RLC軟件模塊20使用、以及第三內(nèi)核上的所有資源都分配給MAC軟件模塊30使用。因此，LTE數(shù)據(jù)面的處理功能就分布于3個獨立的處理器內(nèi)核上，各軟件模塊不需要競爭處理能力。在處理LTE數(shù)據(jù)面數(shù)據(jù)時，則采用一個軟件模塊處理本軟件模塊的功能，然后傳遞給下一個軟件模塊進行下一歩功能處理的流水線方式。例如，LTE數(shù)據(jù)面在接收到下行數(shù)據(jù)時，在第三內(nèi)核上運行的MAC軟件模塊30對下行數(shù)據(jù)進行處理，在這個階段MAC軟件模塊30完成下行數(shù)據(jù)包的解復用等處理；然后將處理結(jié)果發(fā)送給在第二內(nèi)核上運行的RLC軟件模塊20進行處理，在這個階段RLC軟件模塊20完成數(shù)據(jù)包的重排序和重組等操作，最后將數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給在第一內(nèi)核上運行的rocp軟件模塊10進行處理，在這個階段rocp軟件模塊10完成數(shù)據(jù)包的解密、 結(jié)構(gòu)壓縮或者完整性校驗等處理操作。本發(fā)明實施例為了提高流水線效率，針對LTE數(shù)據(jù)面的各個軟件模塊的功能進行了優(yōu)化。在一個例子中，LTE數(shù)據(jù)面的上行數(shù)據(jù)處理過程中，當LTE數(shù)據(jù)面接收到物理層(LI)的上行授權(quán)指示(Uplink Grant, UL Grant)時，MAC軟件模塊首先完成MAC控制單元(MAC Control Element)的組包，然后調(diào)度各個邏輯信道組包，最后完成MAC包的組包，并向物理層(LI)發(fā)送組包后的數(shù)據(jù)。在調(diào)度各個邏輯信道組包的過程中，MAC軟件模塊會將選定的邏輯信道發(fā)送給RLC軟件模塊，RLC軟件模塊完成對應邏輯信道的數(shù)據(jù)包組包，然后將結(jié)果發(fā)送給MAC軟件模塊。MAC軟件模塊與RLC軟件模塊的信息交互將會拉長上行數(shù)據(jù)組包的流水線，并且由于采用分布式結(jié)構(gòu)，RLC軟件模塊與MAC軟件模塊之前的通信效率也會降低。因此，在LTE數(shù)據(jù)面處理上行數(shù)據(jù)時，將MAC軟件模塊的上行組包功能和數(shù)據(jù)發(fā)送功能劃分到RLC軟件模塊上實現(xiàn)。同時為了平衡各個軟件模塊間的運算量，在LTE數(shù)據(jù)面處理下行數(shù)據(jù)時，將RLC軟件模塊的解包功能劃分到MAC軟件模塊上實現(xiàn)。由于MAC軟件模塊的上行組包功能和數(shù)據(jù)發(fā)送功能與MAC軟件模塊的其它功能相對獨立，RLC軟件模塊的解包功能相對于其它功能也相對獨立，所以MAC軟件模塊與RLC軟件模塊之間的功能可進行互換。本發(fā)明通過采用分布式結(jié)構(gòu)，將軟件架構(gòu)各軟件模塊分布于多個處理器內(nèi)核上運算，且針對軟件模塊進行了優(yōu)化，從而提高了 LTE數(shù)據(jù)面流水線的執(zhí)行效率。圖3為本發(fā)明另ー實施例LTE數(shù)據(jù)面分布式流水線軟件架構(gòu)上行數(shù)據(jù)流處理流程示意圖。在LTE數(shù)據(jù)面的上行數(shù)據(jù)處理過程中，在第一內(nèi)核上運行的HXP軟件模塊10從高層(L3)接收上行數(shù)據(jù)，PDCP軟件模塊10在接收到上行數(shù)據(jù)后，完成I P數(shù)據(jù)流的頭壓縮、數(shù)據(jù)傳輸、PDCP SN的維護、加解密用戶面和控制面數(shù)據(jù)、完整校驗控制面數(shù)據(jù)、基于時間的丟棄等功能后，將上行數(shù)據(jù)傳送給在第二內(nèi)核上運行的RLC軟件模塊20，由RLC軟件模塊20完成傳輸高層PDU (Protocol Data Unit,協(xié)議數(shù)據(jù)單元)、ARQ (AutomaticRepeat-reQuest自動重發(fā)請求)、分段/串接、重分段、重建和RLC SDU (Server DataUnit,服務數(shù)據(jù)単元)丟棄等功能，然后完成邏輯信道和傳輸信道的映射、多個邏輯信道復用在一個傳輸信道調(diào)度信息報告、混合自動重發(fā)請求(Hybrid Automatic RepeatRequest, HARQ)和邏輯信道優(yōu)先級調(diào)度等功能，并由RLC軟件模塊20中的組包單元21調(diào)度各邏輯信道組包，并將處理后的上行數(shù)據(jù)通過發(fā)送單元22直接發(fā)送給物理層(LI)，完成上行數(shù)據(jù)處理過程。本發(fā)明針對軟件模塊進行了優(yōu)化，降低了采用分步式結(jié)構(gòu)可能引起的時延大等弊端，從而提高了 LTE數(shù)據(jù)面流水線的執(zhí)行效率。圖4為本發(fā)明再一實施例LTE數(shù)據(jù)面分布式流水線軟件架構(gòu)下行數(shù)據(jù)流處理流程示意圖。在LTE數(shù)據(jù)面的下行數(shù)據(jù)處理過程中，在第三內(nèi)核上運行的MAC軟件模塊30從物理層(LI)接收到下行數(shù)據(jù)后，完成一個傳輸信道到多個邏輯信道的解復用，以及通過MAC軟件模塊中的解包単元31對接收的數(shù)據(jù)包進行解包、復本檢測等功能；然后將數(shù)據(jù)傳送給在第二內(nèi)核上運行的RLC軟件模塊20，RLC軟件模塊20完成傳輸高層PDU、ARQ、重組、重排序、復本檢測等功能后，將數(shù)據(jù)傳輸給在第一內(nèi)核上運行的HXP軟件模塊10 ；PDCP軟件模塊10將完成IP數(shù)據(jù)流的頭解壓縮、數(shù)據(jù)傳輸、PDCP SN的維護、重建時順序投遞高層rou、重建時復本消除、完整校驗控制面數(shù)據(jù)和復本丟棄等功能后，將數(shù)據(jù)傳送到高層( L3)，完成下行數(shù)據(jù)的傳輸。本發(fā)明通過采用分布式結(jié)構(gòu)，將軟件架構(gòu)各軟件模塊分布于多個處理器內(nèi)核上運算，且針對軟件模塊進行了優(yōu)化，降低了采用分步式結(jié)構(gòu)可能引起的時延大等弊端，從而提高了 LTE數(shù)據(jù)面流水線的執(zhí)行效率。專業(yè)人員應該還可以進ー步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的単元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業(yè)技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應認為超出本發(fā)明的范圍。以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進ー步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)，其特征在于，所述軟件架構(gòu)運行于多核處理器硬件平臺，所述軟件架構(gòu)包括 PDCP軟件模塊，用于完成數(shù)據(jù)包的加密/解密、壓縮/解壓縮和完整性校驗操作中的一種或多種操作； RLC軟件模塊，用于完成包括數(shù)據(jù)的解包、分段/串接、重排序和重組操作； MAC軟件模塊，用于完成包括邏輯信道的數(shù)據(jù)的復用/解復用、調(diào)度各邏輯信道組包和數(shù)據(jù)的收發(fā)操作； 所述軟件架構(gòu)各軟件模塊分別單獨在所述多核處理器中的任一個處理器內(nèi)核上運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軟件架構(gòu)，其特征在于，在LTE數(shù)據(jù)面處理上行數(shù)據(jù)時，所述RLC軟件模塊包括 組包單元，用于調(diào)度各邏輯信道組包； 發(fā)送單元，用于發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軟件架構(gòu)，其特征在于，在LTE數(shù)據(jù)面處理下行數(shù)據(jù)時，所述MAC軟件模塊包括 解包単元，用于對數(shù)據(jù)包進行解包。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LTE數(shù)據(jù)面軟件架構(gòu)，該軟件架構(gòu)運行于多核處理器硬件平臺，該軟件架構(gòu)包括PDCP軟件模塊，用于完成數(shù)據(jù)包的加密/解密、壓縮/解壓縮和完整性校驗操作中的一種或多種操作；RLC軟件模塊，用于完成包括數(shù)據(jù)的解包、分段/串接、重排序和重組等操作；MAC軟件模塊，用于完成包括邏輯信道的數(shù)據(jù)的復用/解復用、調(diào)度各邏輯信道組包和數(shù)據(jù)的收發(fā)操作；該軟件架構(gòu)各軟件模塊分別單獨在多核處理器中的任一個處理器內(nèi)核上運行。本發(fā)明通過采用分布式結(jié)構(gòu)，將軟件架構(gòu)各軟件模塊分布于多個處理器內(nèi)核上運算，且針對軟件模塊進行了優(yōu)化，從而提高了LTE數(shù)據(jù)面流水線的執(zhí)行效率。
文檔編號H04L29/06GK102868643SQ20121031946
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者范小崗, 梁敏, 張建立, 徐浩, 楊鵬 申請人:蘇州簡約納電子有限公司