CN101179595B - 一种无线通信数据收发设备和系统及数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无线通信数据收发设备和系统及数据处理方法。该设备包括一数据收发系统，用于PHY层与MAC层之间数据收发处理，其包括底层数据收发器，协议数据单元收发器和协议数据单元处理器。底层数据收发器为MAC层向PHY层发送数据，并从PHY层接收数据，对数据进行分类，将MAC层需要的数据发送到协议数据单元收发器；协议数据单元收发器对包含UL-MAP的数据提取UL-MAP，根据UL-MAP_IE调度上行业务流、构造上行子帧，保存到底层数据收发器中进行发送处理；将未包含UL-MAP的数据发送到协议数据单元处理器；协议数据单元处理器接收数据，提取PDU后，对管理信令进行协议处理，并将SDU递交到网络协议栈。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无线通信数据收发设备和系统，以及数据处理方法，更具体地，是涉及一种IEEE802.16无线终端设备，以及其上媒体接入控制层中的一种数据收发系统，以及数据发送和数据接收处理的方法。
背景技术
目前世界上正在广泛地开展第四代移动通信系统(Fourth Generation，4G)的研究，其代表就是电器与电子工程师协会(INSTITUTE OF ELECTRICAL ANDELECTRONICS ENGINEERS，IEEE)802.16系列标准。IEEE 802.16标准对城域范围内高速无线接入技术进行了规范。IEEE 802.16工作组于2004年10月1日发布了IEEE Std 802.16-2004，该标准定义了工作于2-66GHz频带的固定宽带无线接入系统空中接口物理层(PHYsical layer，PHY)和媒体接入控制层(Media Access Control，MAC)规范[1]LAN/MAN Standards Committee，“Part16：Air Interface for fixed Broadband Wireless Access Systems”，IEEEStd 802.16TM-2004。IEEE Std 802.16eTM-2005也于2006年2月正式发布，该标准定义了移动宽带无线接入系统的空中接口规范。
IEEE 802.16工作组制定的空中接口标准对媒体接入控制层进行了规范，但没有规定该层的具体实现。由于IEEE802.16面向的是宽带无线城域网系统，因此，需要一个高效的数据收发处理方法，解决媒体接入控制层的数据收发处理。
发明内容
本发明的所要解决的问题在于提供一种无线通信数据收发设备和系统及数据处理方法。其在宽带无线城域网络中，高效地进行数据收发处理。
为实现本发明的目的，本发明提供一种无线终端设备，包括应用层，物理层和媒体接入控制层，所述媒体接入控制层包括一数据收发系统；
所述数据收发系统，用于所述物理层与所述媒体接入控制层之间数据收发处理，其包括底层数据收发器，协议数据单元收发器，协议数据单元处理器和启动模块；
所述底层数据收发器为所述媒体接入控制层向所述物理层发送数据；并从所述物理层接收数据，对数据进行分类处理：如果媒体接入控制层不需要处理该数据，则丢弃；如果该数据需要在底层数据收发器中处理，则以非阻塞的方式立即处理；其它数据发送给协议数据单元收发器；所述底层数据收发器还包括第一判断模块，用于判断收到的指示为接收指示还是发送指示；
所述协议数据单元收发器从所述底层数据收发器接收数据，获得数据后判断接收到的数据类型，并根据数据类型处理：如果是信道参数，则保存信道参数；如果是无用数据，则丢弃所述无用数据；如果是突发数据，从收到的突发数据中解析出突发号，根据突发号，判断突发类型并根据突发类型进行处理：如果是包含帧控制头的突发，则处理帧控制头，如果是包含下行信道分配符的突发，则处理下行信道分配符，如果是包含上行信道分配符的突发，则从包含上行信道分配符的突发数据中提取并解析上行信道分配符，将上行信道分配符信息单元保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后根据上行信道分配符信息单元队列调度下一帧要发送的管理信令和数据，并构造上行子帧，并且将构造好的上行子帧保存到所述底层数据收发器中以便所述底层数据收发器进行发送处理；如果是普通数据的突发，则将普通数据突发发送到所述协议数据单元处理器；
所述协议数据单元处理器从所述协议数据单元收发器接收数据，提取协议数据单元后，对管理信令进行协议处理，并将服务数据单元递交到无线终端设备的网络协议栈；
所述启动模块，用于启动所述底层数据收发器、协议数据单元收发器以及协议数据单元处理器。
所述底层数据收发器在所述无线终端设备发送数据的过程中，将所述协议数据单元收发器构造的上行子帧发送到物理层实体；在所述无线终端设备接收数据的过程中，从所述物理层实体接收数据并存储到所述媒体接入控制层实体
所述协议数据单元处理器，用于在所述无线终端设备接收数据的过程中，从所述协议数据单元收发器获取数据，提取协议数据单元，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元传递到所述网络协议栈。
所述底层数据收发器包括发送数据缓存器和接收数据缓存器；
所述发送数据缓存器，用于缓存待发送数据；
所述接收数据缓存器，用于缓存接收到的数据。
所述启动模块、底层数据收发器、协议数据单元收发器以及协议数据单元处理器位于媒体接入控制层。
为实现本发明目的还提供一种媒体接入控制层的数据收发系统，其用于物理层与所述媒体接入控制层之间数据收发处理，包括底层数据收发器，协议数据单元收发器，协议数据单元处理器和启动模块；
所述底层数据收发器为所述媒体接入控制层向所述物理层发送数据；并从所述物理层接收数据，对数据进行分类处理：如果媒体接入控制层不需要处理该数据，则丢弃；如果该数据需要在底层数据收发器中处理，则以非阻塞的方式立即处理；其它数据发送给协议数据单元收发器；所述底层数据收发器还包括第一判断模块，用于判断收到的指示为接收指示还是发送指示；
所述协议数据单元收发器从所述底层数据收发器接收数据，获得数据后判断接收到的数据类型，并根据数据类型处理：如果是信道参数，则保存信道参数；如果是无用数据，则丢弃所述无用数据；如果是突发数据，从收到的突发数据中解析出突发号，根据突发号，判断突发类型并根据突发类型进行处理：如果是包含帧控制头的突发，则处理帧控制头，如果是包含下行信道分配符的突发，则处理下行信道分配符，如果是包含上行信道分配符的突发，则从包含上行信道分配符的突发数据中提取并解析上行信道分配符，将上行信道分配符信息单元保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后根据上行信道分配符信息单元队列调度下一帧要发送的管理信令和数据，并构造上行子帧，并且将构造好的上行子帧保存到所述底层数据收发器中以便所述底层数据收发器进行发送处理；如果是普通数据的突发，则将普通数据突发发送到所述协议数据单元处理器；
所述协议数据单元处理器从所述协议数据单元收发器接收数据，提取协议数据单元后，对管理信令进行协议处理，并将服务数据单元递交到网络协议栈；
所述启动模块，用于启动所述底层数据收发器、协议数据单元收发器以及协议数据单元处理器。
所述底层数据收发器在发送数据的过程中，将所述协议数据单元收发器构造的上行子帧发送到物理层实体；在接收数据的过程中，从所述物理层实体接收数据并存储到所述媒体接入控制层实体
所述协议数据单元处理器，用于在接收数据的过程中，从所述协议数据单元收发器获取数据，提取协议数据单元，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元传递到所述网络协议栈。
所述底层数据收发器还包括发送数据缓存器和接收数据缓存器；
所述发送数据缓存器，用于缓存待发送数据；
所述接收数据缓存器，用于缓存接收到的数据。
为实现本发明目的而提供的一种数据收发处理的方法，包括下列步骤：
步骤A’，在无线终端设备的媒体接入控制层进行数据收发时，启动底层数据收发器、协议数据单元收发器以及数据单元处理器；
步骤A，底层数据收发器通过第一判断模块判断收到的指示为接收指示还是发送指示；底层数据收发器在无线终端设备发送数据的过程中，将协议数据单元收发器构造的上行子帧发送到物理层实体；在无线终端设备接收数据的过程中，从物理层实体接收数据并存储到媒体接入控制层实体，并对接收到的数据分类处理：如果媒体接入控制层不需要处理该数据，则丢弃；如果该数据需要在底层数据收发器中处理，则以非阻塞的方式立即处理；其它数据发送给协议数据单元收发器；
步骤B，所述步骤B包括下列步骤：
步骤B1，启动协议数据单元收发器后，首先检查该收发器是否被关闭，若是，转入步骤B17，否则进入步骤B2；
步骤B2，从底层数据收发器接收数据，获得数据后进入步骤B3；
步骤B3，判断接收到的数据类型，如果是信道参数，转入步骤B4，如果是无用数据，转入步骤B5，如果是突发数据，则转入步骤B6；
步骤B4，保存信道参数，进入步骤B1；
步骤B5，丢弃无用数据，进入步骤B1；
步骤B6，从收到的突发数据中解析出突发号，进入步骤B7；
步骤B7，根据突发号，判断突发类型，如果是包含帧控制头的突发，转入步骤B8，如果是包含下行信道分配符的突发，转入步骤B9，如果是包含上行信道分配符的突发，转入步骤B11，如果是普通数据的突发，转入步骤B10；
步骤B8，处理帧控制头后进入步骤B1；
步骤B9，处理下行信道分配符后进入步骤B1；
步骤B10，将普通数据突发发送到协议数据单元处理器进行下一步处理，然后进入步骤B1；
步骤B11，从突发数据中提取上行信道分配符，然后进入步骤B12；
步骤B12，解析上行信道分配符消息，将上行信道分配符信息单元保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后进入步骤B13；
步骤B13，根据保存的上行信道分配符信息单元调度上行业务，然后转入步骤B14；
步骤B14，根据调度结果，构造上行子帧，并将待发送的数据保存在底层数据收发器的缓冲区中，然后进入步骤B15；
步骤B15，判断本突发中是否包含上行信道分配符之外的数据，若是，进入步骤B16，否则转入步骤B1；
步骤B16，将数据发送到协议数据单元处理器，然后进入步骤B1；
步骤B17，关闭协议数据单元收发器；
步骤C，协议数据单元处理器在无线终端设备接收数据的过程中，从协议数据单元收发器获取数据；提取协议数据单元，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元传递到网络协议栈。
所述步骤A’包括下列步骤：
步骤A1’，媒体接入控制层启动后，先启动底层数据收发器，开始接收物理层向媒体接入控制层发送的指示和数据，然后进入步骤A2’；
步骤A2’，判断底层数据收发器启动是否失败，若是，转入步骤A9’，否则进入步骤A3’；
步骤A3’，启动协议数据单元收发器，从底层数据收发器接收数据，然后进入步骤A4’；
步骤A4’，判断协议数据单元收发器是否启动失败，若是，转入步骤A5’，否则进入步骤A6’；
步骤A5’，关闭底层数据收发器，进入步骤A9’；
步骤A6’，启动协议数据单元处理器，然后进入步骤A7’；
步骤A7’，判断协议单元处理器启动是否失败，若是，转入步骤A8’，否则进入步骤A9’；
步骤A8’，关闭协议数据单元收发器，然后进入A5’；
步骤A9’，启动完毕。
所述步骤A包括下列步骤：
步骤A1，启动底层数据接收器后，首先判断底层数据接收器是否被关闭，若是，转入步骤A13；否则进入步骤A2；
步骤A2，等待物理层产生的发送/接收指示，获得物理层的指示后，进入步骤A3；
步骤A3，判断收到物理层指示的类型，若是发送指示，转入步骤A4，若是出错指示，转入步骤A5，若是接收指示，转入步骤A6；
步骤A4，将保存在发送缓存中的数据传递到物理层，然后进入步骤A1；
步骤A5，继续等待物理层产生的下一个指示，转入步骤A1；
步骤A6，从物理层中读取数据到接收缓存中，读取完毕后，开始解包缓存中的数据，进入步骤A7；
步骤A7，判断解收到的数据是否解包完毕，若是，转入步骤A1继续等待物理层产生的下一个指示，否则，进入步骤A8；
步骤A8，从接收缓存中的数据里面解析出一个数据包，进入步骤A9；
步骤A9，判断数据包的类型，如果是媒体接入控制层不需要的数据，转入步骤A10，如果是配置信息，转入步骤A12，如果是媒体接入控制层需要的数据，转入步骤A11；
步骤A10，将无用的数据丢弃，然后进入步骤A7；
步骤A11，将消息发送到协议数据单元收发器，然后进入步骤A7；
步骤A12，以非阻塞的方式处理后，进入步骤A7；
步骤A13，关闭底层数据收发器。
所述步骤C包括下列步骤：
步骤C1，开启协议数据单元处理器后，首先判断是否关闭协议数据单元处理器，若是，转入步骤C9，否则进入步骤C2；
步骤C2，从协议数据单元收发器接收数据突发，获得数据突发后进入步骤C3；
步骤C3，判断数据突发是否解析完毕，若是，转入步骤C1，否则进入步骤C4；
步骤C4，从数据突发中解析数据包一个协议数据单元，然后进入步骤C5；
步骤C5，解析协议数据单元的媒体接入控制层头，然后进入步骤C6；
步骤C6，判断收到的服务数据单元类型，如果收到的是媒体接入控制层管理信令，则转入步骤C7，如果收到的是上层数据，则转入步骤C8；
步骤C7，将管理信令发送到媒体接入控制层实体的与管理信令的类型相关的装置，进入步骤C3；
步骤C8，将服务数据单元通过网络协议栈转交给上层应用程序，然后进入步骤C3；
步骤C9，关闭协议数据单元处理器。
本发明的有益效果是：本发明的无线通信数据收发设备和系统及数据处理方法，结合IEEE802.16协议，通过底层数据收发器、协议数据单元收发器和协议数据单元处理器三个装置，确定了三个装置之间的关系，以及三个装置的启动顺序，实现了无线终端设备的与使用的物理层(PHY)实体和操作系统无关的高效的数据发送处理和接收处理的设备、系统和方法，通过三个装置的协同操作，完成无线终端设备上媒体接入控制层实体对数据的发送处理和接收处理。
附图说明
图1为本发明无线通信数据收发设备结构示意图；
图2为本发明无线通信数据收发处理方法流程图；
图3为本发明实施例中装置启动过程流程图；
图4为本发明实施例底层数据收发器数据收发过程流程图；
图5为本发明实施协议数据单元收发器数据收发过程流程图；
图6为本发明实施例协议数据单元处理器数据处理过程流程图；
图7为本发明实施例无线终端设备发送数据流程图；
图8为本发明实施例无线终端设备接收数据流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种无线通信数据收发设备和系统及数据处理方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种应用于宽带无线城域网终端设备，对该无线终端设备的媒体接入控制层中数据收发系统，以及数据发送处理和接收处理的方法进行描述。
如图1所示，所述的应用于宽带无线城域网的无线终端设备，包括应用层，物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)，所述媒体接入控制层1包括一个数据收发系统。所述数据收发系统，用于物理层(PHY)与媒体接入控制层(MAC)之间数据收发处理，其包括底层数据收发器11，协议数据单元收发器12和协议数据单元处理器13三个装置。
本发明实施例的数据收发系统的三个装置完成IEEE802.16无线终端设备上媒体接入控制层(MAC)实体对数据的发送处理和接收处理功能。
本发明数据收发系统的底层数据收发器11，用于无线终端设备发送数据的过程中，将协议数据单元收发器12构造的上行子帧发送到物理层2实体；在无线终端设备接收数据的过程中，从物理层2实体接收数据并存储到媒体接入控制层1实体，并对接收到的数据分类，将媒体接入控制层1实体需要的数据发送到协议数据单元收发器12。
较佳地，所述底层数据收发器11包括发送数据缓存器111和接收数据缓存器112。
所述发送数据缓存器111，用于缓存待发送数据；
所述接收数据缓存器112，用于缓存接收到的数据。
通过发送数据缓存器111和接收数据缓存器112，底层数据收发器11为发送和接收各维护一个发送缓存和接收缓存。
较佳地，所述底层数据收发器11还包括第一判断模块113，用于判断收到的指示为接收指示还是发送指示。
所述物理层2实体准备完毕一帧数据，能够为媒体接入控制层1实体提供 发送服务后，向媒体接入控制层1实体传达一个发送指示。
该底层数据收发器11启动第一判断模块113，即一个收发任务，等待物理层2实体产生的接收指示或发送指示；
第一判断模块113收到物理层2实体产生的发送指示后，将保存在发送数据缓存器111的发送缓存中的数据传递到物理层2实体。
本发明物理层2实体在有数据要传递到媒体接入控制层1实体时，向媒体接入控制层1实体传达一个接收指示。
第一判断模块113收到物理层2实体产生的接收指示后，将物理层2实体的数据读取到接收数据缓存器112的接收缓存中；
数据读取完毕后，底层数据收发器11对接收数据缓存器112的接收缓存中的数据进行解包，并分类处理：如果媒体接入控制层1实体不需要处理该数据，则丢弃；如果该数据需要在底层数据收发器11中处理，则以非阻塞的方式立即处理；其它数据递交给协议数据单元收发器12进行下一步处理。
所述数据格式与媒体接入控制层1实体和物理层2实体之间的接口相关，本发明实施例只需要根据接口协议发送和接收其预设格式的数据。
本发明收发数据系统的协议数据单元收发器12，用于在无线终端设备发送数据的过程中，解析上行信道分配符(Uplink-MAP，UL-MAP)，调度上行业务流、构造上行发送子帧，并将构造好的数据保存到底层数据收发器11的发送缓存中；在无线终端设备接收数据的过程中，从底层数据收发器11中获取数据，提取上行信道分配符(UL-MAP)，并将上行信道分配符(UL-MAP)之外的数据发送到协议数据单元处理器13。
协议数据单元收发器12启动一个收发任务，接收由底层数据收发器11发送到该收发器的数据；
收发任务获得数据后，根据数据类型进行处理：如果是物理层(PHY)实体测量的信道参数，则将信道参数保存到媒体接入控制层(MAC)实体；如果收到的数据对媒体接入控制层(MAC)实体无用，丢弃该数据后，收发任务继续接收底层数据收发器11发送到本收发器的数据；
如果收到的是突发(burst)数据，则解析突发(burst)编号，突发编号与具体的媒体接入控制层1实体和物理层2实体的接口相关，收发任务根据突 发编号对数据分类：若收到的突发数据包含帧控制头(Frame Control Heade，FCH)或下行信道分配符(Downlink-MAP，DL-MAP)，以非阻塞的方式将其处理后，收发任务继续从底层数据收发器11接收下一个突发(burst)数据；若收到的突发(burst)数据不包含上行信道分配符(UL-MAP)，将该突发(burst)数据发送到协议数据单元处理器13，然后收发任务继续从底层数据收发器11接收下一个突发(burst)数据；如果该突发(burst)数据中包含除上行信道分配符(UL-MAP)以外的其它协议数据单元，则将突发(burst)数据发送到协议数据单元处理器13进行下一步处理。
若收到的突发(burst)数据中包含上行信道分配符(UL-MAP)，该上行信道分配符(UL-MAP)描述了下一帧发送数据可是使用的上行链路资源，则收发任务提取并解析上行信道分配符(UL-MAP)后，将上行信道分配符信息单元(UL-MAP Information Element，UL-MAP_IE)保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后根据上行信道分配符信息单元队列调度下一帧要发送的管理信令和数据，并构造上行子帧，保存到底层数据收发器11维护的缓存中。
本发明数据收发系统的协议数据单元处理器13，用于在无线终端设备接收数据的过程中，从协议数据单元收发器12获取数据，提取协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元(Service Data Unit，SDU)传递到无线终端设备的网络协议栈3进行处理。
该协议数据单元处理器13启动一个处理任务，从协议数据单元收发器12接收突发(burst)数据，每个突发(burst)数据中根据格式打包了一个或者多个媒体接入控制层1的协议数据单元(MAC PDU)，具体的格式与媒体接入控制层1实体与物理层2实体之间的接口相关；
处理任务获得突发(burst)数据后，从突发数据中提取媒体接入控制层1的协议数据单元(MAC PDU)。
处理任务根据协议数据单元(PDU)的媒体接入控制层(MAC)通用头分类：如果收到媒体接入控制层(MAC)管理信令，则将管理信令发送到媒体接入控制层(MAC)实体的与管理信令的类型相关的装置，进行协议处理后，继续从该突发(burst)数据中提取下一个媒体接入控制层1的协议数据单元(MACPDU)；如果收到服务数据单元(SDU)，则将完整的服务数据单元(SDU)递交到网络协议栈3后，继续从该突发(burst)数据中提取下一个媒体接入控 制层1的协议数据单元(MAC PDU)。当整个突发(burst)数据解析完毕后，处理任务继续从底层数据收发器11接收下一个突发(burst)数据。
如图1所示，本发明数据收发系统，还包括启动模块14，用于启动底层数据收发器11、协议数据单元收发器12以及协议数据单元处理器13。
启动模块14首先启动底层数据收发器11，从物理层(PHY)实体获取收发指示和数据；然后开启协议数据单元收发器12，从底层数据收发器11获取数据，并调度上行业务流，构建上行帧；最后开启协议数据单元处理器13，从协议数据单元收发器12获取数据，提取协议数据单元(PDU)，对管理信令进行协议处理，并将服务数据单元(SDU)传递到网络协议栈3。
如图1所示，底层数据收发器11为媒体接入控制层(MAC)实体向物理层(PHY)实体的数据发送维护一个发送缓存，为媒体接入控制层(MAC)实体从物理层(PHY)实体接收数据维护一个接收缓存，两个缓存中的数据都可以在协议数据单元收发器12和协议数据单元处理器13中使用。底层数据收发器11将物理层(PHY)实体的数据读取到接收缓存后，对数据进行分类，将媒体接入控制层(MAC)实体需要的数据发送到协议数据单元收发器12。
协议数据单元收发器12获取数据后，对包含上行信道分配符的数据提取上行信道分配符(UL-MAP)，根据上行信道分配符信息单元(UL-MAP_IE)调度上行业务流、构造上行子帧，并将构造好的上行子帧保存到底层数据收发器11维护的发送缓存中；将将未包含上行信道分配符的其他数据发送到协议数据单元处理器13。
协议数据单元处理器13从协议数据单元收发器12接收数据，提取协议数据单元(PDU)后，对管理信令进行协议处理，并将服务数据单元递交到无线终端设备的网络协议栈3处理。
本发明的数据收发系统，使用底层数据收发器11和协议数据单元收发器12两个装置完成媒体接入控制层(MAC)实体的数据发送处理。
本发明的物理层(PHY)实体在准备完发送一帧数据，能够为媒体接入控制层(MAC)实体提供发送服务后，向媒体接入控制层(MAC)实体传达一个发送指示。
本发明的媒体接入控制层(MAC)实体的协议数据单元收发器12，当应用层有数据传递到媒体接入控制层(MAC)实体时，协议数据单元收发器12可以从网络协议栈3获取要发送的数据，并保存到媒体接入控制层(MAC)实体中等待发送。协议数据单元收发器12获得数据后，提取上行信道分配符(UL-MAP)，并根据从上行信道分配符(UL-MAP)中解析的上行信道分配符信息单元进行业务流调度。协议数据单元收发器12能够根据不同的业务流参数，调度保存到媒体接入控制层(MAC)实体中等待发送的数据，并生成发送队列。调度完成后，将发送队列中的数据按照预设的格式构造上行子帧，保存到底层数据收发器11维护的发送数据缓存器111的发送缓存中。
本发明的媒体接入控制层(MAC)实体的底层数据收发器11，该底层数据收发器11，从协议数据单元收发器获得上行子帧之后，暂存到数据缓存器111的缓存中。当底层数据收发器11的收发任务收到物理层(PHY)实体产生的发送指示后，立即将发送缓存中保存的上行子帧传递到物理层(PHY)实体，完成一帧数据的发送。
所述预设的格式与媒体接入控制层(MAC)实体与物理层(PHY)实体之间的接口相关。本发明的数据收发系统，只需要根据接口预设数据的格式，构造相应的上行子帧。
本发明的数据收发系统，使用底层数据收发器11、协议数据单元收发器12和协议数据单元处理器13三个装置完成媒体接入控制层(MAC)实体的数据接收处理。
物理层(PHY)实体有数据要传递到媒体接入控制层(MAC)实体时，向媒体接入控制层(MAC)实体传达一个接收指示。
底层数据收发器11为数据接收维护一个接收缓存，并启动一个收发任务等待物理层(PHY)实体的接收指示，该收发任务收到物理层(PHY)实体产生的接收指示后，将物理层(PHY)实体预设格式的数据读取到接收缓存中。
所述预设格式与媒体接入控制层(MAC)实体和物理层(PHY)实体之间的接口相关，根据接口进行预设。
数据读取完毕后，该收发任务对收到的数据分类，并将媒体接入控制层(MAC)实体需要的数据发送到协议数据单元收发器12。
协议数据单元收发器12获取数据并提取上行信道分配符(UL-MAP)消息 后，将其他数据发送到协议数据单元处理器13。
协议数据单元处理器13从收到的数据中提取协议数据单元(PDU)，对管理信令进行协议处理，并将完整的服务数据单元(SDU)通过网络协议栈3传递到应用层，完成数据的接收。
相应地，本发明还提供一种应用于宽带无线城域网无线终端设备，对该无线终端设备的媒体接入控制层1中数据进行收发处理的方法，如图2所示，其包括如下步骤：
步骤S100，在无线终端设备的媒体接入控制层1进行数据收发时，启动底层数据收发器11，协议数据单元收发器12以及数据单元处理器。
如图3所示，步骤S100中，IEEE802.16无线终端设备上三个装置的启动顺序，包括下列步骤：
S1.1：媒体接入控制层1(MAC)实体启动后，先启动底层数据收发器11，开始接收物理层(PHY)实体向媒体接入控制层(MAC)实体发送的指示和数据，然后进入S1.2；
S1.2：判断底层数据收发器11启动是否失败，若是，转入S1.9，否则进入S1.3；
S1.3：启动协议数据单元收发器12，从底层数据收发器11接收数据，然后进入S1.4；
S1.4：判断协议数据单元收发器12是否启动失败，若是，转入S1.5，否则进入S1.6；
S1.5：关闭底层数据收发器11，进入S1.9；
S1.6：启动协议数据单元处理器13，然后进入S1.7；
S1.7：判断协议单元处理器启动是否失败，若是，转入S1.8，否则进入S1.9；
S1.8：关闭协议数据单元收发器12，然后进入S1.5；
S1.9：启动完毕。
步骤S200，底层数据收发器11在无线终端设备发送数据的过程中，将协议数据单元收发器12构造的上行子帧发送到物理层2实体；在无线终端设备接收数据的过程中，从物理层2实体接收数据并存储到媒体接入控制层1实体， 并对接收到的数据分类，将媒体接入控制层1实体需要的数据发送到协议数据单元收发器12。
如图4所示，所述步骤S200中，IEEE802.16无线终端设备的媒体接入控制层1的底层数据收发器11的底层数据收发流程，包括如下步骤：
S2.1：启动底层数据接收器后，首先判断底层数据接收器是否被关闭，若是，转入S2.13；否则进入S2.2；
S2.2：等待物理层(PHY)实体产生的发送/接收指示，获得物理层(PHY)实体的指示后，进入S2.3；
S2.3：判断收到物理层(PHY)实体指示的类型，若是发送指示，转入S2.4，若是出错指示，转入S2.5，若是接收指示，转入S2.6；
S2.4：将保存在发送缓存中的数据传递到物理层(PHY)实体，然后进入S2.1；
S2.5：继续等待物理层(PHY)实体产生的下一个指示，转入S2.1；
S2.6：从物理层(PHY)实体中读取数据到接收缓存中，读取完毕后，开始解包缓存中的数据，进入S2.7；
S2.7：判断解收到的数据是否解包完毕，若是，转入S2.1继续等待物理层(PHY)实体产生的下一个指示，否则，进入S2.8；
S2.8：从接收缓存中的数据里面解析出一个数据包，进入S2.9；
从接收缓存中的数据里面解析出数据包，是根据数据的预设格式，从接收的数据中按预设格式进行解析而得到数据包。
S2.9：判断数据包的类型，如果是媒体接入控制层(MAC)实体不需要的数据，转入S2.10，如果是配置信息，转入S2.12，如果是媒体接入控制层(MAC)需要的数据，转入S2.11；
S2.10：将无用的数据丢弃，然后进入S2.7；
S2.11：将消息发送到协议数据单元收发器12，然后进入S2.7；
S2.12：以非阻塞的方式处理后，进入S2.7；
S2.13：关闭底层数据收发器11。
步骤S300，协议数据单元收发器12在无线终端设备发送数据的过程中，解析上行信道分配符(UL-MAP)，调度上行业务流、构造上行发送子帧，并将 构造好的数据保存到底层数据收发器11的发送缓存中；在无线终端设备接收数据的过程中，从底层数据收发器11中获取数据，提取上行信道分配符(UL-MAP)，并将上行信道分配符(UL-MAP)之外的数据发送到协议数据单元处理器13。
如图5所示，所述步骤S300中，IEEE802.16无线终端设备的媒体接入控制层1的协议数据单元收发器12的协议数据收发过程，包括下列步骤：
S3.1：启动协议数据单元收发器12后，首先检查该收发器是否被关闭，若是，转入S3.17，否则进入S3.2；
S3.2：从底层数据收发器11接收数据，获得数据后进入S3.3；
S3.3：判断接收到的数据类型，如果是信道参数，转入S3.4，如果是无用数据，转入S3.5，如果是突发数据，则转入S3.6；
S3.4：保存信道参数，进入S3.1；
S3.5：丢弃无用数据，进入S3.1；
S3.6：从收到的突发数据中解析出突发号，进入S3.7；
从收到的突发数据里面解析出突发号，是根据数据的预设格式，从收到的突发数据中按预设格式进行解析而得到数据突发号。
S3.7：根据突发号，判断突发类型，如果是包含帧控制头(FCH)的突发，转入S3.8，如果是包含下行信道分配符(DL-MAP)的突发，转入S3.9，如果是包含上行信道分配符(UL-MAP)的突发，转入S3.11，如果是普通数据的突发，转入S3.10；
S3.8：处理帧控制头(FCH)后进入S3.1；
处理帧控制头，是根据数据的预设格式，从收到的数据中按IEEE802.16标准处理该帧控制头，其是一种现有的标准公知技术，因此在本发明中不再一一详细描述。
S3.9：处理下行信道分配符(DL-MAP)后进入S3.1；
同样，处理下行信道分配符亦是按IEEE802.16标准处理的现有的标准公知技术，因此在本发明中不再一一详细描述。
S3.10：将普通数据突发发送到协议数据单元处理器13进行下一步处理，然后进入S3.1；
S3.11：从突发数据中提取上行信道分配符(UL-MAP)，然后进入S3.12；
S3.12：解析上行信道分配符(UL-MAP)消息，将上行信道分配符信息单元(UL-MAP_IE)保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后进入S3.13；
解析上行信道分配符也是按照IEEE802.16标准进行解析，属于现有的标准公知技术，因此在发明中不再一一详细描述。
S3.13：根据保存的上行信道分配符信息单元(UL-MAP_IE)调度上行业务，然后转入S3.14；
S3.14：根据调度结果，构造上行子帧，并将待发送的数据保存在底层数据收发器11的缓冲区中，然后进入S3.15；
S3.15：判断本突发中是否包含上行信道分配符(UL-MAP)之外的数据，若是，进入S3.16，否则转入S3.1；
S3.16：将数据发送到协议数据单元处理器13，然后进入S3.1；
S3.17：关闭协议数据单元收发器12。
步骤S400，协议数据单元处理器13在无线终端设备接收数据的过程中，从协议数据单元收发器12获取数据；提取协议数据单元(PDU)，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元(SDU)传递到网络协议栈3。
如图6所示，所述步骤S400中，IEEE802.16无线终端设备的媒体接入控制层1的协议数据单元处理器13的协议数据单元处理，包括如下步骤：
S4.1：开启协议数据单元处理器13后，首先判断是否关闭协议数据单元处理器13，若是，转入S4.9，否则进入S4.2；
S4.2：从协议数据单元收发器12接收数据突发，获得数据突发后进入S4.3；
S4.3：判断数据突发是否解析完毕，若是，转入S4.1，否则进入S4.4；
S4.4：从数据突发中解析数据包一个协议数据单元(PDU)，然后进入S4.5；
S4.5：解析协议数据单元的媒体接入控制层(MAC)头，然后进入S4.6；
S4.6：判断收到的服务数据单元(SDU)类型，如果收到的是媒体接入控制层(MAC)管理信令，则转入S4.7，如果收到的是上层数据，则转入S4.8；
S4.7：将管理信令发送到媒体接入控制层(MAC)实体的与管理信令的类型相关的装置，进入S4.3；
S4.8：将服务数据单元(SDU)通过网络协议栈3转交给上层应用程序； 然后进入S4.3；
S4.9：关闭协议数据单元处理器13。
下面以IEEE802.16无线终端设备数据发送和接收处理流程为例，进一步详细说明本发明的媒体接入控制层1中数据进行收发处理的方法。
如图7所示，IEEE802.16终端数据发送的处理流程，包括如下步骤：
S6.1：应用层通过网络协议栈3将数据传递到媒体接入层(MAC)实体，然后进入S6.2；
S6.2：媒体接入控制层(MAC)实体截获要发送的服务数据单元(SDU)，并保存到媒体接入控制层(MAC)实体中，然后进入S6.3；
S6.3：协议数据单元收发器12提取到的上行信道分配符(UL-MAP)，并根据上行信道分配符信息单元(UL-MAP_IE)进行上行业务流调度，然后进入S6.4；
S6.4：将调度出来的数据，构造成上行子帧，并保存到底层数据收发器11维护的发送缓存中，然后进入S6.5；
S6.5：底层数据收发器11收到物理层(PHY)实体的发送指示后，将保存在发送缓冲区中的数据传递到物理层(PHY)实体，完成一次发送。
如图8所示，IEEE802.16无线终端设备数据接收的处理流程：
S7.1：底层数据收发器11收到物理层(PHY)实体产生的接收指示后，从物理层(PHY)实体中读取数据到接收缓存中，然后进入S7.2；
S7.2：解析接收缓存中的数据，将媒体接入控制层(MAC)实体需要的数据发送到协议数据单元收发器12，然后进入S7.3；
S7.3：协议数据单元收发器12提取上行信道分配符(UL-MAP)后，将其他数据发送到协议数据单元处理器13，然后进入S7.4；
S7.4：协议数据处理器提取出协议数据单元(PDU)后，判断数据类型，如果是管理信令，则转入S7.5，如果是服务数据单元，则转入S7.6；
S7.5：将管理信令发送到对应的装置进行协议处理，然后进入S7.7；
S7.6：将服务数据单元(SDU)通过网络协议栈3发送到应用层，然后进入S7.7；
S7.7：完成一次数据接收。
本发明的无线通信数据收发设备和系统及数据处理方法，结合IEEE802.16协议，通过底层数据收发器11、协议数据单元收发器12和协议数据单元处理器13三个装置，确定了三个装置之间的关系，以及三个装置的启动顺序，实现了一种与IEEE802.16终端与使用的物理层(PHY)实体和操作系统无关的高效的数据发送处理和接收处理的设备、系统和方法，通过三个装置的协同操作，完成IEEE802.16无线终端设备上媒体接入控制层实体对数据的发送处理和接收处理。
通过结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。
以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。
Claims (13)
1.一种无线终端设备，包括应用层，物理层和媒体接入控制层，其特征在于，所述媒体接入控制层包括一数据收发系统；
所述数据收发系统，用于所述物理层与所述媒体接入控制层之间数据收发处理，其包括底层数据收发器，协议数据单元收发器，协议数据单元处理器和启动模块；
所述底层数据收发器为所述媒体接入控制层向所述物理层发送数据；并从所述物理层接收数据，对数据进行分类处理：如果媒体接入控制层不需要处理该数据，则丢弃；如果该数据需要在底层数据收发器中处理，则以非阻塞的方式立即处理；其它数据发送给协议数据单元收发器；所述底层数据收发器还包括第一判断模块，用于判断收到的指示为接收指示还是发送指示；
所述协议数据单元收发器从所述底层数据收发器接收数据，获得数据后判断接收到的数据类型，并根据数据类型处理：如果是信道参数，则保存信道参数；如果是无用数据，则丢弃所述无用数据；如果是突发数据，从收到的突发数据中解析出突发号，根据突发号，判断突发类型并根据突发类型进行处理：如果是包含帧控制头的突发，则处理帧控制头，如果是包含下行信道分配符的突发，则处理下行信道分配符，如果是包含上行信道分配符的突发，则从包含上行信道分配符的突发数据中提取并解析上行信道分配符，将上行信道分配符信息单元保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后根据上行信道分配符信息单元队列调度下一帧要发送的管理信令和数据，并构造上行子帧，并且将构造好的上行子帧保存到所述底层数据收发器中以便所述底层数据收发器进行发送处理；如果是普通数据的突发，则将普通数据突发发送到所述协议数据单元处理器；
所述协议数据单元处理器从所述协议数据单元收发器接收数据，提取协议数据单元后，对管理信令进行协议处理，并将服务数据单元递交到无线终端设备的网络协议栈；
所述启动模块，用于启动所述底层数据收发器、协议数据单元收发器以及协议数据单元处理器。
2.根据权利要求1所述的无线终端设备，其特征在于，所述底层数据收发器在所述无线终端设备发送数据的过程中，将所述协议数据单元收发器构造的上行子帧发送到物理层；在所述无线终端设备接收数据的过程中，从所述物理层接收数据并存储到所述媒体接入控制层。
3.根据权利要求1所述的无线终端设备，其特征在于，所述协议数据单元处理器，用于在所述无线终端设备接收数据的过程中，从所述协议数据单元收发器获取数据，提取协议数据单元，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元传递到所述网络协议栈。
4.根据权利要求1所述的无线终端设备，其特征在于，所述底层数据收发器还包括发送数据缓存器和接收数据缓存器；
所述发送数据缓存器，用于缓存待发送数据；
所述接收数据缓存器，用于缓存接收到的数据。
5.根据权利要求1所述的无线终端设备，其特征在于，所述启动模块、底层数据收发器、协议数据单元收发器以及协议数据单元处理器位于媒体接入控制层。
6.一种媒体接入控制层的数据收发系统，其特征在于，其用于物理层与所述媒体接入控制层之间数据收发处理，包括底层数据收发器，协议数据单元收发器，协议数据单元处理器和启动模块；
所述底层数据收发器为所述媒体接入控制层向所述物理层发送数据；并从所述物理层接收数据，对数据进行分类处理：如果媒体接入控制层不需要处理该数据，则丢弃；如果该数据需要在底层数据收发器中处理，则以非阻塞的方式立即处理；其它数据发送给协议数据单元收发器；所述底层数据收发器还包括第一判断模块，用于判断收到的指示为接收指示还是发送指示；
所述协议数据单元收发器从所述底层数据收发器接收数据，获得数据后判断接收到的数据类型，并根据数据类型处理：如果是信道参数，则保存信道参数；如果是无用数据，则丢弃所述无用数据；如果是突发数据，从收到的突发数据中解析出突发号，根据突发号，判断突发类型并根据突发类型进行处理：如果是包含帧控制头的突发，则处理帧控制头，如果是包含下行信道分配符的突发，则处理下行信道分配符，如果是包含上行信道分配符的突发，则从包含上行信道分配符的突发数据中提取并解析上行信道分配符，将上行信道分配符信息单元保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后根据上行信道分配符信息单元队列调度下一帧要发送的管理信令和数据，并构造上行子帧，并且将构造好的上行子帧保存到所述底层数据收发器中以便所述底层数据收发器进行发送处理；如果是普通数据的突发，则将普通数据突发发送到所述协议数据单元处理器；
所述协议数据单元处理器从所述协议数据单元收发器接收数据，提取协议数据单元后，对管理信令进行协议处理，并将服务数据单元递交到网络协议栈；
所述启动模块，用于启动所述底层数据收发器、协议数据单元收发器以及协议数据单元处理器。
7.根据权利要求6所述的媒体接入控制层的数据收发系统，其特征在于，所述底层数据收发器在发送数据的过程中，将所述协议数据单元收发器构造的上行子帧发送到物理层；在接收数据的过程中，从所述物理层接收数据并存储到所述媒体接入控制层。
8.根据权利要求6所述的媒体接入控制层的数据收发系统，其特征在于，所述协议数据单元处理器，用于在接收数据的过程中，从所述协议数据单元收发器获取数据，提取协议数据单元，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元传递到所述网络协议栈。
9.根据权利要求6所述的媒体接入控制层的数据收发系统，其特征在于，所述底层数据收发器还包括发送数据缓存器和接收数据缓存器；
所述发送数据缓存器，用于缓存待发送数据；
所述接收数据缓存器，用于缓存接收到的数据。
10.一种数据收发处理的方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤A’，在无线终端设备的媒体接入控制层进行数据收发时，启动底层数据收发器、协议数据单元收发器以及数据单元处理器；
步骤A，底层数据收发器通过第一判断模块判断收到的指示为接收指示还是发送指示；底层数据收发器在无线终端设备发送数据的过程中，将协议数据单元收发器构造的上行子帧发送到物理层；在无线终端设备接收数据的过程中，从物理层接收数据并存储到媒体接入控制层，并对接收到的数据分类处理：如果媒体接入控制层不需要处理该数据，则丢弃；如果该数据需要在底层数据收发器中处理，则以非阻塞的方式立即处理；其它数据发送给协议数据单元收发器；
步骤B，所述步骤B包括下列步骤：
步骤B1，启动协议数据单元收发器后，首先检查该收发器是否被关闭，若是，转入步骤B17，否则进入步骤B2；
步骤B2，从底层数据收发器接收数据，获得数据后进入步骤B3；
步骤B3，判断接收到的数据类型，如果是信道参数，转入步骤B4，如果是无用数据，转入步骤B5，如果是突发数据，则转入步骤B6；
步骤B4，保存信道参数，进入步骤B1；
步骤B5，丢弃无用数据，进入步骤B1；
步骤B6，从收到的突发数据中解析出突发号，进入步骤B7；
步骤B7，根据突发号，判断突发类型，如果是包含帧控制头的突发，转入步骤B8，如果是包含下行信道分配符的突发，转入步骤B9，如果是包含上行信道分配符的突发，转入步骤B11，如果是普通数据的突发，转入步骤B10；
步骤B8，处理帧控制头后进入步骤B1；
步骤B9，处理下行信道分配符后进入步骤B1；
步骤B10，将普通数据突发发送到协议数据单元处理器进行下一步处理，然后进入步骤B1；
步骤B11，从突发数据中提取上行信道分配符，然后进入步骤B12；
步骤B12，解析上行信道分配符消息，将上行信道分配符信息单元保存到上行信道分配符信息单元队列中，然后进入步骤B13；
步骤B13，根据保存的上行信道分配符信息单元调度上行业务，然后转入步骤B14；
步骤B14，根据调度结果，构造上行子帧，并将待发送的数据保存在底层数据收发器的缓冲区中，然后进入步骤B15；
步骤B15，判断本突发中是否包含上行信道分配符之外的数据，若是，进入步骤B16，否则转入步骤B1；
步骤B16，将数据发送到协议数据单元处理器，然后进入步骤B1；
步骤B17，关闭协议数据单元收发器；
步骤C，协议数据单元处理器在无线终端设备接收数据的过程中，从协议数据单元收发器获取数据，提取协议数据单元，对管理信令进行协议处理，将服务数据单元传递到网络协议栈。
11.根据权利要求10所述的数据收发处理方法，其特征在于，所述步骤A’包括下列步骤：
步骤A1’，媒体接入控制层启动后，先启动底层数据收发器，开始接收物理层向媒体接入控制层发送的指示和数据，然后进入步骤A2’；
步骤A2’，判断底层数据收发器启动是否失败，若是，转入步骤A9’，否则进入步骤A3’；
步骤A3’，启动协议数据单元收发器，从底层数据收发器接收数据，然后进入步骤A4’；
步骤A4’，判断协议数据单元收发器是否启动失败，若是，转入步骤A5’，否则进入步骤A6’；
步骤A5’，关闭底层数据收发器，进入步骤A9’；
步骤A6’，启动协议数据单元处理器，然后进入步骤A7’；
步骤A7’，判断协议单元处理器启动是否失败，若是，转入步骤A8’，否则进入步骤A9’；
步骤A8’，关闭协议数据单元收发器，然后进入A5’；
步骤A9’，启动完毕。
12.根据权利要求10至11任一项所述的数据收发处理方法，其特征在于，所述步骤A包括下列步骤：
步骤A1，启动底层数据接收器后，首先判断底层数据接收器是否被关闭，若是，转入步骤A13；否则进入步骤A2；
步骤A2，等待物理层产生的发送/接收指示，获得物理层的指示后，进入步骤A3；
步骤A3，判断收到物理层指示的类型，若是发送指示，转入步骤A4，若是出错指示，转入步骤A5，若是接收指示，转入步骤A6；
步骤A4，将保存在发送缓存中的数据传递到物理层，然后进入步骤A1；
步骤A5，继续等待物理层产生的下一个指示，转入步骤A1；
步骤A6，从物理层中读取数据到接收缓存中，读取完毕后，开始解包缓存中的数据，进入步骤A7；
步骤A7，判断接收到的数据是否解包完毕，若是，转入步骤A1继续等待物理层产生的下一个指示，否则，进入步骤A8；
步骤A8，从接收缓存中的数据里面解析出一个数据包，进入步骤A9；
步骤A9，判断数据包的类型，如果是媒体接入控制层不需要的数据，转入步骤A10，如果是配置信息，转入步骤A12，如果是媒体接入控制层需要的数据，转入步骤A11；
步骤A10，将无用的数据丢弃，然后进入步骤A7；
步骤A11，将消息发送到协议数据单元收发器，然后进入步骤A7；
步骤A12，以非阻塞的方式处理后，进入步骤A7；
步骤A13，关闭底层数据收发器。
13.根据权利要求10至11任一项所述的数据收发处理方法，其特征在于，所述步骤C包括下列步骤：
步骤C1，开启协议数据单元处理器后，首先判断是否关闭协议数据单元处理器，若是，转入步骤C9，否则进入步骤C2；
步骤C2，从协议数据单元收发器接收数据突发，获得数据突发后进入步骤C3；
步骤C3，判断数据突发是否解析完毕，若是，转入步骤C1，否则进入步骤C4；
步骤C4，从数据突发中解析数据包一个协议数据单元，然后进入步骤C5；
步骤C5，解析协议数据单元的媒体接入控制层头，然后进入步骤C6；
步骤C6，判断收到的服务数据单元类型，如果收到的是媒体接入控制层管理信令，则转入步骤C7，如果收到的是上层数据，则转入步骤C8；
步骤C7，将管理信令发送到媒体接入控制层的与管理信令的类型相关的装置，进入步骤C3；
步骤C8，将服务数据单元通过网络协议栈转交给上层应用程序，然后进入步骤C3；
步骤C9，关闭协议数据单元处理器。
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