（通信与信息系统专业论文）数字集群基站llc层高级链路关键技术的研究与实现.pdf

中文摘要 中文摘要 摘要：数字集群系统提供安全、可靠以及高速的语音和数据通信，在全世界取得 了迅猛发展。目前，国外数字集群通信技术相对来说已较成熟，但是价格昂贵， 安全性和保密性不足，而国内数字集群通信技术起步较晚，成熟度相对较差，还 需要时间继续完善。因此，开发具有我国自主知识产权的数字集群系统具有重要 意义。 逻辑链路控制( l l c ) 协议层是数字集群系统协议栈的重要组成部分之一，负 责逻辑链路的建立和拆除、确认数据以及非确认数据的接收和发送、数据的重传 以及差错控制等功能。l l c 高级链路主要用于传送数字集群系统的分组数据消息， 是数字集群系统协议栈研究和开发的关键。 本文首先综述了数字集群系统的发展以及逻辑链路控制协议在国内外的发展 状况，在分析数字集群空中接口协议栈的基础上，对l l c 协议层高级链路的结构、 功能以及提供的业务进行了深入地研究；然后，对分段与重组技术、反馈与重传 技术以及窗口技术分别进行了描述，在分析和比较目前协议开发语言和开发方法 基础上，提出了协议栈软件的开发语言、开发和调试工具以及实现方法。基于 1 e l e l o 西c 1 a ug 2 和t o m a d o 集成开发环境，使用u m l 、s d l 以及c 语言实现了 l l c 协议层高级链路的分段与重组、反馈与重传以及窗口功能，并对与之相关的 程序进行了协议一致性测试。最后，将程序移植到承载v x w r o d ! 【s 嵌入式系统的 c v tp 墟7 0 平台上进行调试，调试结果满足设计要求。 关键词：数字集群；空中接口；l l c ；高级链路 分类号：t n 9 2 9 5 2 a bs t r a c t a b s t r a c t ：d i 酉t a l 仰1 1 l 【e ds y s t c m sp r o v i d es e 吣，r e l i a b l e 锄dl l i 曲一s p e e dv o i c e a n dd a t ac o m m u l l i c a t i o n s 1 1 1 e ya r eb e i i l gd e v e l o p e dr a p i d l ya c ：r o s s 圮w h 0 1 ew o d d n o w a d a y s ，t h et e c l l r l o l o g yo fo v e r s 船d i 舀t a l 协m k i n gs y s t e i i l si sm o r em a t i l r e ，b l i tt l l e 硼c ei sv e 巧l l i g l l ，a i l dt h es y s t e m sl a c ks e c 嘶t ) ra i l dc o n f i d 训a l i 吼d i 酉t a l 删n g s y s t e i i l so fc h i i l as t 抓e d 筋d yl a t e 1 1 1 e ya r cn o tm 矾鹏饥o u g l la n da l s on e e dm o r e t i l l l et op e r f e c tn l e i l l s e l v e s s oi ti ss i 班f i c 锄tt od e v e l o pd i 百t a l 仃u i l k i n gs y s t e r n sw i m i l l d e p e n d e n t 缸e l l e c t u a lp r o p 毗yr i 皿i t so f 0 u ro w n l o 百cl i i l l 【c o n 仃o l ( l l c ) p r o t o c o l l a y 盯i so n eo fm en l o s ti i i l p o r t a n tp a r t so f d i 西t a l 协m k e ds y s t e mp r o t o c o ls 协| c k ，觚d i ts h a l lh a n d l e 懿t a b l i s h m e n t 锄d d i s c o l l i l e c t i o no fl o 百c a ll i n l 【s ，m es 伽【d i i l ga n dr e c e i v i i 玛o fa c k n o w l e d 髀n 铋td a t aa i l d 岫幽w l e d g e m e n td a t a ，叫m s m i s s i o i l so fd a t aa n d 锄rc o n 仃0 1 l l ca d v a i l c e d 【j i l l ( i sl l s e dt 0 仃 m s i i l i tp a c k e td a t ai i ld i 百t a lt 1 1 m k e ds y s t e m t h e r e f o r e ，l er c s e a r c ：h a n dr c a l i z a t i o no fl l cp r o t o c o l l a y e rf o ra d v a n c e dl i l l l ( i st l l ek e yo ft l l ed e v e l o p m e n t o fp r o t o c o ls t a c ki nd i 百t a lt r i l i l ：k e ds y s t e m f i r s to fa l l ，也ed e v e l o p m e n to fd i 西t a l 仇l i l k e ds y s t 锄a n d 也ed e v e l o p i n gs i t u a t i o n o fl l ca th o m ea n da b r o a da r es 蝴撕z e di nt h i sp 印瓯b a s c do n 删y s i n gd i 西t a l 饥l i l k e da i rm e 嘲c ep r o t o c o lg t a c km es 衄蛾u r e ，f h n 以o n sa n ds e i c e so fa d v a n c e d “i 墩i i ll l cp r o t o c 0 11 a y 盯a r er c s e 盯c b 嗣t h 锄，s e 舯伽【t a t i o n 觚dr e 弱s 即曲l y t e c ! h n 0 1 0 9 y 、f e e d 怕a c ka n dr e m m s m i s s i o nt e c h o l o g ya n dw i n d o wt e c l m 0 1 0 9 yt 0b e r e s e a r c h e di i ln l i sp a p e ra r ed e s c 曲e dr e s p e c t i v e l y a f i e rm a t ，m ed e v e l o p i i l gl 趾g i l a g e s ， t o o l sa n dm 甜l o d so fp r o t o c o ls t a c ka r e 西v 肌a a e r 锄m y z i n ga n dc o m p 弛gs e v 训 p r o t o c o ls t a c kd e v e l o p i n gm e t l l o d st l l a ta r e1 l s e dr e c e n t l y b a s e do nt e l e l o 百c7 i a ug 2 a n dt o m a d oi n t e 黟a t e dd e v e l o p m e n t 即啊r o n m e n t s ，t l l ea b o v em r e et e c h n 0 1 0 舀e so f a d v a i l c c dl i l l ki i ll l cp r o t o c 0 1 l a y 盯a r ei i i l p l e m e i l t e db yu s i n gu m l ，s d la n dc l a n g u a g e s ，a 1 1 dt l l er e l a t e dp r o t o c o lc 0 i l s i s t e n tt e s t sa r ee x e c u t c d a tl a s t ，m ep r 0 伊锄s a r e 觚p 1 觚t e d 趾dd e b u g e di nc _ p x a 2 7 0p l a t f o ml o a d i n gv x w o r k se i l l _ b e d d e d s y s t e m ，a i l dm er e s u l t ss a t i s 矽t l l ed e s i 伊r e q u i r e m e n t s 1 娅y w o r d s ：d i 西t a lt n m k 咄a i ri n t e 血c e ；l l c ；a d v a l l c e dl i l l k c l a s s n o ：1 n 9 2 9 5 2 致谢 本论文的工作是在我的导师孙听教授的悉心指导下完成的，孙听教授严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年半以来 孙昕教授对我的关心和指导。 孙昕教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，对于我的科研工作和论文 都提出了许多的宝贵意见，在学习上和生活上给予了我很大的关心和帮助，再次 向孙昕教授表达我诚挚的谢意。 在实验室科研以及撰写论文期间，马越师兄给了我很多宝贵的意见和参考， 陈晨、赵天吴、宋政育等同学也对我论文中的研究工作给予了热情帮助，正是和 他们不断的交流和热烈的讨论使我对我的科研工作保持了极大的热情和信心，才 使得我的研究与实现工作得以顺利完成，在此要向他们表达我的感激之情。 此外，还要感谢在开发和调试阶段给予我大力支持的北京理工大学雷达所和 华北计算技术研究所，他们提供的现场环境及设备也为我的研究工作提供了很大 的帮助。 最后，我要感谢我的爸爸和妈妈，是他们给了我很多精神和物质上的鼓励和 支持，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 图 图1 1 图1 2 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图2 1 0 图2 1 l 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图3 9 图3 1 0 图3 1 1 图3 1 4 图4 1 图4 2 图4 3 图5 1 图5 4 图5 5 图 g p r s 传输平面的协议结构4 r l c 层的总体模型5 空中接口协议栈模型7 第二层参考结构9 u 层与上下层的关系。1 0 l l c 层协议的结构1 l 长数据确认传输业务流程1 4 长数据非确认传输业务流程15 长数据分段流程1 6 选择性重传流程1 7 长数据重组流程18 窗口机制流程1 9 采用f c s 的扩展差错控制流程2 0 d a l ai nb u f f e r 机制流程2 2 u 内部功能模块2 4 l l c 类图2 5 a d v a n c e dl i l l l 【a c k n o w l e d g e d 模块的类图2 6 a d v 觚c e dl i l l ku n a c k n o w l e d g e d 模块的类图2 6 l l c 高级链路确认模块结构图2 7 l l c 高级链路非确认模块结构图2 7 l l cp d u 的构成( f c s 是必选的) 2 8 l l c 首部的通用格式2 8 t la ld a r a 请求原语的定义3 3 s w i t c h 语句方法的代码模板3 4 l l c 高级链路的状态图3 6 分段与重组的流程3 8 反馈与重传的流程4 0 窗口控制流程4 2 c v tp 心7 0 处理器结构4 3 l l c 高级链路关键技术的开发流程4 5 确认数据的接收过程。4 6 北京交通大学硕士学位论文 图5 6 非确认数据的接收过程4 7 图5 7 确认数据的上行过程4 8 图5 8 确认数据的接收过程4 9 图5 9f o m a t t e r r e a d y ( f o m a t t e rr e a d 原语接收的处理过程5 0 图5 1 0a c k r 棚u i r e d 为假时的发送过程5 2 图5 1 1a c k r e q u i r e d 为真时的发送过程5 4 图5 1 2 数据段的接收过程5 6 图5 1 3a c k r e q u i r e d 为假时的接收过程5 8 图5 1 4r x a 2 的后续处理过程5 9 图5 1 5 阳( a 3 的后续处理过程。6 0 图5 16 d a t a h l b u 脓( d 砒i i n b u 虢r ) 的接收过程6 2 图5 1 7m a cr e a d y ( t m am a cr e a d y ) 的接收过程6 3 图5 1 8n 嗄au n i t d 御隗i n d 的接收过程( 一) 6 4 图5 1 9t m au n i t d 朋隗i n d 的接收过程( 二) 6 5 图5 2 0a l ld a t a 1 】f i n a l 标志为真的数据准备过程6 6 图5 2 1a l ld 触r a 【1 f i n a l 标志为假的数据准备过程6 7 图5 2 2a ld 御隗和a ld 觚aa r 的发送过程6 8 图5 2 3a lf i n a l 和a lf i n a la r 的发送过程6 9 图5 2 4a ld 御隗、a ld a l 隗a r 和a lf i n a l 的接收过程7 0 图5 2 5a lf i n a la r 、a la c k 和a lr n r 的接收过程7 1 图5 2 6w a i ，rf o rs e n ds e ga g a i n 状态下的重传过程7 3 图5 2 7w a r rf o rs e n ds d ua g a i n 状态下的重传过程7 4 图5 2 8a la c k 哪a la c k ) 的接收过程7 5 图5 2 9 盯队6 的后续处理过程7 6 图5 3 0a 躲e q 毗d 为真的接收过程。7 8 图5 3 1r x a 3 的后续处理过程8 0 图5 3 2 上层数据接收的窗口控制过程8 l 图5 3 3 一条数据发送完毕的窗口控制过程8 2 图5 3 4 接收数据段的窗口控制过程8 3 图6 1 协议测试模型8 5 图6 2t a ug 2 生成的序列图8 6 图6 3p c 机v x w b r l ( s 的标准输出界面8 6 图6 5 仿真测试结果( 1 ) 9 3 图6 6 仿真测试结果( 2 ) 。9 3 v 图 图6 7 图6 8 图6 9 图6 1 0 图6 1 1 图6 1 2 图6 1 3 图6 1 4 图6 1 5 图6 1 6 图6 1 7 图6 1 8 图6 1 9 图6 2 0 图6 2 l 图6 2 2 图6 2 3 仿真测试结果( 3 ) 9 4 仿真测试结果( 4 ) 9 4 板上调试结果( 1 ) 9 5 仿真测试结果( 5 ) 9 8 仿真测试结果( 6 ) 9 8 仿真测试结果( 7 ) 9 9 板上调试结果( 2 ) 1 0 0 仿真测试结果( 8 ) 1 0 2 仿真测试结果( 9 ) 。l0 3 仿真测试结果( 10 ) ：10 3 板上调试结果( 3 ) 10 4 仿真测试结果( 1 1 ) 1 0 7 板上调试结果( 4 ) 。1 0 8 仿真测试结果( 1 2 ) 一1 1 1 仿真测试结果( 1 3 ) 1 1 2 仿真测试结果( 1 4 ) 1 1 2 板上调试结果( 5 ) 1 1 3 表 表3 1 表3 2 表3 3 表3 4 表6 1 表 l l cp d u 类型定义2 9 l l c 高级链路t l as a p 上的业务原语3 l l l c 高级链路t m a s a p 上的业务原语3 2 状态表示例3 5 协议测试类型8 5 绪论 1 1概述 1绪论 集群通信最早诞生于二十世纪七十年代，是一种资源共享、费用分担、信道 共用的无线通信系统。集群通信通过控制中心集中的控制和管理系统信道，以动 态方式快速的把空闲信道分给需要的用户，以实现用少量信道为大量用户提供通 信服务的目的，缓解频率资源紧张的状况。集群通信是处理紧急或突发事件的最 有效的调度指挥通信工具，适用于对指挥、调度功能有较高要求的部门，例如公 安、水利、交通、民航、铁路等【l 】【2 1 。 集群通信系统分为模拟集群系统和数字集群系统。当前的情况是，随着数字 通信技术的快速发展，模拟集群通信系统逐渐暴露了频带利用率不高、保密性能 不好、调度控制方面存在问题等缺点，已不再能满足当今信息爆炸时代人们对于 通信质量的要求，所以模拟集群通信系统逐渐被数字集群通信系统所替代是一种 不可避免的趋势【3 l 。 数字集群通信系统于九十年代中后期得到快速发展，当今很多先进的数字通 信技术都被其吸纳和利用。它采用数字语音编码技术、数字信令方式以及数字蜂 窝技术，使得原来模拟系统内的信号全部变为数字信号，从而使系统接续速度更 快可靠性更高。调度功能强是数字集群通信系统的一个突出功能，它除了具有无 线通信的语音功能外，还具有一些更适合指挥调度网的功能，如组呼、组呼迟入、 优先呼叫、动态重组等等。由于其拥有以上诸多优点，使得数字集群通信系统在 专用指挥调度通信领域一直占据着十分重要的位置【6 】【7 1 。 数字集群通信系统是专业移动通信系统的高级发展阶段，它不仅可以解决模 拟系统存在的频谱利用率低、不易联网以及不便加密等问题，而且可以解决公共 移动通信系统存在的安全性低、调度功能欠缺以及不易组建专用网络等问题，适 应国家或特定部门广域全程通信调度的需要。正是因为数字集群移动通信系统突 出的优点，全球的数字集群移动通信发展势头迅猛，国际电信联盟审核后通过了 t e t r a 、d e n 、p r o j e c t 2 5 以及i d r a 等七种数字集群通信体制和系绀8 j 【9 】。 数字集群通信在欧美发展较为成熟，北美主要采用i d e n 系统，欧洲主要采用 t e t r a 系统，而亚太等其他区域的数字集群正处于迅速发展时期。 陆地集群无线电系统( t e t r a ) 是一种基于t d m a ( 时分多址) 技术的无线 集群移动通信系统，是欧洲电信标准组织制订的数字集群通信系统标准。t e t r a 系统支持移动台脱网直通方式，可实现端对端加密以及空中接口加密等多种加密 北京交通大学硕士学位论文 方式。同时，t e 认系统还提供群组之间的调度功能，也提供短消息服务和分组 数据服务等。在欧洲，t e n 认系统得到了广泛的普及与应用，摩托罗拉公司和欧 洲宇航防务集团( b 蛐s ) 等公司已开发出了型号不同的t e l r i u 数字集群系统。 尽管如此，目前部分t e l l r a 网络技术对外互联尚未完全公开，不同厂家的t e 弧认 产品目前还不能完全实现互联互通，不同网络之间的用户互通还存在一些问题。 i d e n ( 集成数字增强型网络) 是摩托罗拉公司研制和生产的一种数字集群移 动通信系统。目前i d e n 技术主要用于美洲和亚洲市场。但是，由于i d e n 系统是 由摩托罗拉独立生产制造，其接口没有公开，所以目前相关的网络设备只能由摩 托罗拉供应，也就导致了建网的成本较高。另外，由于其研发年代较早，虽技术 比较成熟，但对新业务的支持能力相对较弱【l o 】【1 1 1 。 目前，中国集群通信市场已经向整个产业展现出了巨大的发展机遇和商业潜 力，吸引许多运营商和设备生产厂商纷纷跻身这一领域，其中，北京万格的 m p b l 3 2 7 集群通信系统、深圳路通达的8 0 0 m h z 集群e s a s 系统等都是在这种情 况下诞生的，但相对而言较为成功的是g o t a 和g t 8 0 0 。 g o t a ( 开放式集群架构) 是中兴通讯股份有限公司发布的一种集群通信体制， 它基于集群共网应用，是世界上第一个基于c d m a 技术的数字集群系统，具有独 立的自主知识产权，其具备调度灵活和快速接入等特点。 g t 8 0 0 是深圳华为技术有限公司提出的另一项具有自主知识产权的专业数字 集群技术，通过创造性地融合t d s c d m a 和) m a 技术，可以为相应的专业用 户提供大容量、高性能的集群业务，其技术创新集中体现在集群特性的实现与增 强方面【1 2 】。 1 2 逻辑链路层的功能 链路是指一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何的交换结点；而逻 辑链路则是与之不同的另外一个概念。当需要在一条线路上传输数据时，除了要 有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输，这些 控制方法以及相关的映射关系构成了逻辑链路。逻辑链路层协议是每个系统中不 可或缺的一部分，在整个系统中起着承上启下的关键作用。 逻辑链路层的主要功能如下： ( 1 ) 链路管理 当系统中的两个移动台或者移动台与基站之间需要进行通信时，数据的发送 方必须明确接收方是否已经处在准备接收数据的状态。在双方通信之前，必须先 要交换一些必要的控制信息，或者说要先建立一条相应的逻辑链路。同样的，在 2 绪论 传输数据时要维持逻辑链路，而在通信完成时则要释放逻辑链路。逻辑链路的建 立、维持和释放就叫做链路管理。 ( 2 ) 流量控制 发送方发送数据的速率必须小于接收方的接收能力，只有这样接收方才能来 得及处理所接收到的数据。当接收方来不及接收数据时，就必须及时地控制发送 方发送数据的速率。这种功能称为流量控制。 。 ( 3 ) 透明传输 所谓透明传输就是不管所传输的数据是什么样的比特组合，都应该能够在链 路上传送。当所传数据中的比特组合恰好与某一个控制信息完全一样时，必须有 可靠的措施使接收方不会将这种比特组合的数据误以为是某种控制信息。只要可 以做到这一点，逻辑链路层的传输就被称为是透明的。 ( 4 ) 差错控制 因为数据通信要求极低的比特差错率，所以其采用了两类编码技术：前向纠 错和差错检测。前向纠错是指当接收方接收到有差错的数据帧时，能够自动地将 差错纠正过来，而差错检测是指接收方可以检测出接收到的帧是否有差错。在实 际应用中，一般采用后一种编码技术，当检测出所接收的数据有错误时，及时反 馈给发送方，发送方就会重新发送错误的数据。 ( 5 ) 帧同步 帧是逻辑链路层中数据传输的基本单位。数据一帧一帧的传送，就可以保证 在出现差错时将有差错的帧重传一次或几次，从而避免了将全部数据都进行重传 的过程，提高了数据传输的效率。接收方能够从接收到的比特流中准确地区分出 一帧的开始和结束，这一过程叫做帧同步。 ( 6 )寻址能力 发送方必须保证每一帧都能传送至正确的目的地址，同时接收方也应知道发 送方的源地址。 ( 7 ) 数据和控制信息的区分 在多数情况下，因为数据和控制信息处于同一帧中，所以一定要有相应的措 施使接收方能够将它们区分开。 1 3国内外逻辑链路控制协议的发展现状 1 3 1国外逻辑链路控制协议的发展现状 最有代表性的国外逻辑链路控制协议是g p r s 的趾协议和w c d m a 的魁 协议。 3 北京交通大学硕士学位论文 1 3 1 1g p r sr l c 协议 g p r s ( g e l l e r a lp a c k e tr a d i os e i c e ：通用分组无线业务) 是基于g s m 系统 的无线分组交换技术，其传输平面的协议结构如图1 1 所示。 a p p i i c 砒i o “ m 愧2 5眦5 趼i d c pj 淡孑洲i l l c l l c u 啤n c pu 】阿脚 l 吡、絮fm m 仉 。 d o o u rb s s g p n c l w o r kn e t 啪f i 【 m a cm a c l 2l 2 s e r v i s e i g s m r fg s m r f l l b i sl l b i sl il l m sb s s s g s ng g s n 图1 1g p r s 传输平面的协议结构 f i g i 】1 1 p r o t o c o ls 饥l c t u 聆o fg p r s 昀珊m i s s i o np l 锄ep r o t o c o l 在图1 1 中，从上到下依次为子网汇聚( s n d c p ) 子层、逻辑链路控制( l l c ) 层、无线链路控制( r l c ) 层、媒体接入控制( m a c ) 层、物理链路( p l ) 层和 物理射频( p h y s i c a lr f ) 层。l l c 层在移动台和网络之间能够提供一条非常可靠 的逻辑链路，且支持长度可变的帧。r l c 具有后向纠错( b e c ) 的功能，允许选 择重传r l c 数据块，在发送端将某个l l cp d u 分解成多个r l c 数据块，在接收 端将这些r l c 数据块重新组装成完整的l l cp d u ，并传送至上层【1 3 】。 1 3 1 2w c d m ar l c 协议 r l c 子层位于m a c 层之上，它可以为高层提供透明模式、非确认模式以及 确认模式的数据传输服务。在用户平面，r l c 向高层( p d c p 、b m c ) 提供无线承 载( 1 m ) 服务；在控制平面，r l c 向高层( i 汛c ) 提供信令无线承载( s i 国) 服 务；在控制平面和数据平面上，r l c 提供的服务没有区别【1 4 1 。r l c 层的总体模型 如图1 2 所示。 4 绪论 呱无线接口u11ln 高层 ffffff 000 传送硼传送删 从i e 体 接收删接收憎传送硼传送叫接收啷接收佃 实体实体实体实体实体实体 艋!e 体 实体 实体 发送方 ji 接收方jl 发送方 j接收方oiji 图1 2 砒层的总体模型 f i 目l r e1 2 t h eo 、嘲址l 砒lo f l u cl a y 盯 在图1 2 中，透明模式业务和非确认模式业务分别包含一个发送实体和一个接 收实体，也就是说，对于透明模式和非确认模式，i 也c 实体是单向的；而确认模 式业务包含一个综合的发送和接收实体。j w ( a c k n o w l e d g e dm o d e ；确认模式) 实体之间的虚线表示可能分别在各自的逻辑信道上发送r l cp d u ，对确认模式而 言，r l c 实体是双向的，被虚线分开的发送侧和接收侧之间可以互相通信。 1 3 2 国内逻辑链路控制协议的发展现状 国内最有代表性的逻辑链路控制协议是t s m 中的r l c 协议。 t s m ( t d s c d m as y s t 锄m o b i l e ；t d 移动系统) 系统是在g s m 核心阿络支 持下的t d s c d m a 系统，其标准基于t d s c d m a 标准，但又不同于t d s c d m a 标准。两者在物理层的基本结构上保持一致，而在高层，t s m 规范向g s m 标准 靠拢，t d s c d m a 标准与3 g p p 保持一致。t s m 系统的核心思想就是在现有的 g s m 网络中，用t d s c d m a 技术来提供第三代移动通信业务，以实现g s m 向 3 g 的平滑过渡【”】。 t s m 系统中的r l c 提供确认模式和非确认模式的数据传输、数据分段和重组 以及轮询的功能。 在同一时刻，t s mr l c 只支持一个无线承载( 1 m ) ，在同一个方向，t s mr l c 的两种数据传输模式不能同时存在，也就是说，如果己建立确认模式的t b f ( t 啪p o 删y b l o c kf 1 0 w ；临时块流) ，此时上层又要求传送非确认模式的数据，那 么仅在确认模式的数据传输完成之后( 当非确认模式数据的优先级较高时，挂起 确认模式的数据传输) ，r l c 释放确认模式的t b f ，然后重新建立非确认模式的 t b f 。 5 北京交通大学硕士学位论文 对于确认模式下建立的r l c 连接，t s mr l c 的连接是单向的，也就是说， 可以只存在一个方向的t b f 。接收端通过p p d p c h 传输确认控制消息，这些控制 消息不能被相应的t b f 捎带。t s mr l c 的连接通过t b f 来标识，接收端从m c 子层接收到r l cp d u 后，需要判断该p d u 是否是自己的p d u ( 通过比较p d u 中t b f 与建立的t b f 是否一致) 。 1 4 论文的选题意义和主要结构 从目前来看，国外数字集群通信技术相对而言已经比较成熟，但是价格昂贵， 保密性和安全性不足。数字集群通信技术在国内起步较晚，成熟度也相对较差， 相对而言还需要更多时间去修改和完善。所以开发具有我国自主知识产权的数字 集群通信系统意义重大。 物理层是数字集群通信系统空中接口协议栈的基础，它可以为上层提供比特 透明传输服务。空中接口协议栈第二层是d l l ( 数据链路层) ，由l l c ( 逻辑链路 控制) 和m a c ( 媒体接入控制) 构成。数字集群系统协议栈的重要组成部分之一 是逻辑链路控制协议栈，它主要负责基站和移动台之间的点对点的逻辑链路控制， 并提供高级链路和基本链路两种不同的业务种类。基本链路主要传输数字集群系 统的基本信令，高级链路能够提供更高等级业务，尤其适用于分组数据的传输。 因此，l l c 协议栈高级链路关键技术的研究与实现是数字集群系统协议栈开发的 基础和关键。 本论文主要讨论数字集群系统基站逻辑链路控制协议层高级链路关键技术的 的研究与实现。论文的主要结构如下：第二章详细地分析了数字集群空中接口协 议栈，描述了逻辑链路控制协议层高级链路的结构、功能以及提供的业务；第三 章主要阐述了逻辑链路控制协议层高级链路的信令流程与设计过程，重点描述了 与高级链路相关的p d u 和原语：第四章论述了逻辑链路控制协议层高级链路的各 个关键技术以及它们的基本概念和协议规范等等；第五章描述了高级链路关键技 术的实现过程，其中包括实现的环境、实现的方法以及相关的实现流程图；第六 章分析了高级链路关键技术的测试方法、测试内容以及测试流程；第七章总结了 全文。 6 数字集群逻辑链路层协议 2 数字集群逻辑链路层协议 2 1 数字集群空中接口协议栈 数字集群空中接口协议栈规范了基站在空中接口上进行信息传输所要遵守的 一些准则，描述了基站协议栈中各层的具体功能和具体的实现流程，是不同厂家 的基站与移动台之间通信的有力保证。所以，对数字集群系统协议栈的开发，必 须遵守相应的数字集群空中接口协议【1 6 】。 数字集群空中接口协议采用分层的结构就是为了可靠地传输信令和用户的业 务信息。数字集群空中接口协议模型与o s i 七层模型中的下三层结构基本上是一 致的，较高层业务和功能在终端设备中实现。为了满足无线空中信号多址能力的 需要，它又定义了比o s i 模型更细的子层，数字集群空中接口协议栈模型如图2 1 所示。 c 一商u 一涮 鼍 t p i t _ 囊i 删研i | 7 7耳z 一 ，qu - j h - 土l l 1 j 1 _i 量厚覃i k l j - l- - 口- - - ，l _ 1 孵l r r ，唾f 翻 ：上鼙 - ： i t - _ ! f 矗 一 _ - _ r i - _ 分组羧缀 电终援磊 撒麓窭练 移动镑爨 t $ 鹣p ， ( 瓢酾， e 蛾嚣) l i 移动貉貔撵戮凌铭( m l e 1 i i l 滋缀镌终捧秘f 雎f ) l t i 攥俘谵阏掺制 m ，泛) 一一一一一一一一一一一一一一一一一卜一一一一一一一一一一一一一一一一 i 髑憩撂丌 越瓣第t 联 i 斡锛二怨 m 一_ a i 盼第一绥 图2 1 空中接口协议栈模型 f i g u r e2 1 m o d e lo fa i fi n t i 硎k ep r o t o c o ls t a c k 数字集群空中接口协议栈可以将媒体访问控制层以上的部分垂直划分成控制 面和用户面，划分的依据为数字集群网络传输的信令信息和用户信息。u 面处理 语音业务和电路数据业务，c 面处理控制消息和分组业务消息。 数字集群空中接口协议栈各层的结构和功能如下： 7 北京交通大学硕士学位论文 ( 1 )物理层 由定时结构和无线电射频等组成。它的主要功能包括射频发送和接收、调制 和解调、发送和接收的转换、定时、时分多址( t d m a ) 接入以及移动台的功率 控制等。 ( 2 )数据链路层 分为两个子层：媒体访问控制层( m a c ，m e d i 啪a c c e s sc o n 仃0 1 ) 和逻辑链 路控制层( l l c ，l o 酉c a ll i i l kc o n 仃0 1 ) 。m a c 层负责将数据进行处理，以适应无 线电线路上的传输过程。l l c 层负责处理数据的传输、分段、重组以及逻辑链路 的管理和控制等。 ( 3 )网络层 分为两个子层：移动链路控制实体( m l e ) 和较上层实体。m l e 负责控制较 低层与无线电相关的一些功能，包括无线电连接的控制和管理、登记移动性管理、 移动台身份识别管理以及q o s 控制等等。较上层实体包含移动管理实体( m m ) 、 电路模式控制实体( c m c e ) 以及分组数据实体( s n d c p ) 三个子实体。m m 处 理漫游、移动以及切换等功能。c m c e 负责处理呼叫控制、短消息业务以及补充 业务等。s n d c p 负责处理面向无连接和面向连接用户的分组数据。 将信令和业务消息从c 面和u 面的高层实体映射到物理层是一个较为复杂的 过程，这是由于空中接口协议栈具有多层多模块的特点。分层的优越性主要体现 在高层实体没有必要清楚下层的传输过程与方法，只需要依据原语和协议数据单 元来处理协议流程即可。 2 2 数据链路层协议栈的结构模型 数字集群空中接口协议栈数据链路层由m a c 实体和u c 实体组成。媒体接 入控制实体主要负责数据的处理，以及如何适合在无线电线路上传输。逻辑链路 实体负责数据的传送、分段、重组以及逻辑链路的管理和控制等。图2 2 示出了数 字集群空中接口协议栈d l l 层的结构【1 7 1 。 数字集群逻辑链路层协议 图2 2 第二层参考结构 f i g i 】鹏2 2l a y 豇咖r e 向撒啪砌i t e c t u r e 从图2 2 中可以看出，逻辑链路层使用下列三个业务接入点( s a p ) 为上层( 移 动链路实体) 提供不同的业务： t l as a p ：用来传送各种的基本信令信息。 t l bs a p ：用来传送一些广播信息。 t l cs a p ：用来传送特殊的层管理控制信息。 在数据链路层内部，m a c 与l l c 之间使用t m as a p 、t m bs a p 以及 1 m cs a p 三个s a p 进行通信。这个三个s a p 分别与t l as a p 、t l bs a p 以及 t l cs a p 对应。 2 3 l l c 层协议栈的结构模块 l l c 实体是d l l 层的一个子层，负责数据传送、分段、重组以及逻辑链路的 管理和控制等，但它仅用于控制面操作。l l c 提供基本链路和高级链路两种不同 的业务。图2 3 示出了协议栈逻辑链路层与上下各层的关系和通信路由。 9 _ l t l 翻溉掣”峨l 1 1 1 i 泓i 了 瞅移裙1 l t le 蹦e l - r 拿掣鳓，l l t l _ u n 闭胁母秘哦l 北京交通大学硕士学位论文 图2 3l l c 层与上下层的关系 f i g i l r e2 3r e l a t i o 潞h i pb e 觚咖u cl a y 盯弛d1 卿x 抽o t t o ml a y e r 图2 4 示出了数字集群协议栈中逻辑链路层内部的结构和通信路由。 1 0 数字集群逻辑链路层协议 f 0 镬榔n 馓一 ， 豫k 穗戢 陋】 f o 镰茹尊赶貔一 勰l 计豫 f l 骗 一 警1 ? 2 茏二l 善t n 0 塘。馑潍t 艇j ：| t 豁。嘞旗 c o m 删一 l 缴 鲥k 掰蓑摹t r o u t e j i r x l 虹：罐r o u t e f 0 懒删 m l e c # 身蘑# # r o u 【e f t 僖f l 辐氕 a im a 芹 b 滋黝严1 藿酝捌 霸院 l z 襻棼舷藩 t l as a 户 m 彩 “| 0 蛾 m u f 三b i 一 r o m e _ a i t x 粉辫 限掳攀z 掉聋蜒贮r 镕嘲 - t 谢杞隧。 k t 骗 二删a l 删n l 陋钒】 豫蜷栩瞄n 羽；1 日瓣 f l 潞j 、。 摊l 簟k n & & l g 罐“i z l 00 瑰 00 l 哮 潍 8 罅捌 f 0t 缝 t 蕊l 轰。 棒韶黼罐 ， c o m r o ic o m m ir o u t e m u t ej 广u t ea 厂 钏一u 幌k 艮硝 胡 k 穰凇1 p 雄骥j降铎陬j ，i，i，o， 卜郴刁( 岬；4 二 ? 一、 ， 盘 a l 袱 l a lu n a c k 一 j 艮豁 鼯】 k 泓 门 阵潆懈t j 臻激 l 隆；匏j杞魏j l 鬣勉瑰 l 缀缓琥 l 俐穗蜉i # & 械 口妁靴# l p 溅瓣j 劓囊j 罐蝴f | l t xr x r ) m e u n a c k m 伍e6 广 一m e j l h 舾i n 一咀e j i m u t ea i 一 l 绉稚走 l i 魁p i # 馘l l 越罐戮l 臣熬删一 毫 蠹 象l 燃 i 鞋l | i p 臻艄置滞f 蠹叫 蠢 崩勰，产鼢ll 勉 僦麟l - l 婕f 辨撼聋 掰t i ( 咖擒 都 p l 耗箍髓哺艏辘嬲l l 融 就l 铡 # 缘锺歃l 卜撇僦 激编