CN101227387A - 一种无线基站及其媒体接入控制系统和数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线基站及其媒体接入控制系统和数据处理方法。该无线基站包括PHY层和MAC层，MAC层包括一MAC系统；所述MAC系统包括底层接收器用于完成从PHY层接收控制信息和数据，接收来自无线基站PHY层的数据，从数据中解析出PDU和PHY层测量信息，发送到接收与处理器；接收与处理器，用于完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、MAC层管理消息生成和SDU上传，根据接收到的数据类型是SDU、PHY层测量信息或者MAC层管理消息进行相应处理；发送器，用于周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的PDU生成下行帧发送给PHY层。其具有高度可移植性和灵活高效性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种宽带无线城域网络(IEEE802.16 WirelessMAN)中无线基站及其媒体接入控制系统和数据收发处理方法。
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 ELECTRICALAND ELECTRONICS ENGINEERS，IEEE)802.16系列标准(见Carl Eklund，Roger B.Marks，“IEEE Standard 802.16：A Technical Overview of theWirelessMANTM Air Interface for Broadband Wireless Access”，IEEEC802.16-02/05，2002)。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(见LAN/MAN Standards Committee，“Part16：Air Interface for fixed BroadbandWireless Access Systems”，IEEE Std 802.16TM-2004)。IEEE Std 802.16-2005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，但没有规定该层的基站具体实现，特别是没有规定基站的数据收发处理方法。由于IEEE802.16面向的是宽带无线城域网系统，因此，需要一种高效的数据收发处理方法，解决基站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基站及其媒体接入控制系统和数据处理方法。其具有高度可移植性和灵活高效性，高效地实现媒体接入控制层的数据收发处理。
为实现本发明的目的，本发明提供一种无线基站，包括物理层和媒体接入控制层，所述媒体接入控制层包括一媒体接入控制系统；
所述媒体接入控制系统包括底层接收器和接收与处理器，其中：
所述底层接收器，用于完成从物理层接收控制信息和数据；其接收来自无线基站物理层的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，发送到接收与处理器；
所述接收与处理器，用于完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理消息生成和业务数据单元上传等功能；其根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息进行相应处理。
所述媒体接入控制系统还包括发送器，用于周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层。
所述媒体接入控制系统还包括核心数据库，用于存放媒体接入控制层的所有核心信息，供媒体接入层装置存放和访问数据。
所述核心信息包括媒体接入控制层管理消息，业务数据单元，数据调度和带宽分配信息、信道质量参数、服务质量参数。
为实现本发明目的还提供一种无线基站的媒体接入控制系统，用于与无线基站的物理层进行数据收发处理，包括底层接收器和接收与处理器，其中：
所述底层接收器，用于完成从物理层接收控制信息和数据；其接收来自无线基站物理层的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，发送到接收与处理器；
所述接收与处理器，用于完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理消息生成和业务数据单元上传；其根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息进行相应处理。
所述的媒体接入控制系统，还包括发送器，用于周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层。
所述的媒体接入控制系统，还包括核心数据库，用于存放媒体接入控制层的所有核心信息，供媒体接入层装置存放和访问数据。
所述核心信息包括媒体接入控制层管理消息，业务数据单元，数据调度和带宽分配信息，信道质量参数，服务质量参数。
为实现本发明目的进一步提供一种无线基站接入控制系统数据处理方法，包括下列步骤：
步骤A，媒体接入控制系统的底层接收器接收来自无线基站物理层的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，发送到接收与处理器；
步骤B，根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息，进行相应处理，完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理消息生成和业务数据单元上传。
步骤C，发送器周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层实体。
所述步骤A包括下列步骤：
S2.1：底层接收器判断是否需要停止工作，若是，进入S2.17，否则，转入S2.2；
S2.2：等待物理层中断，当中断到达时，进入S2.3；
S2.3：判断物理层中断类型，并根据不同的中断类型选择进入S2.4、S2.5和S2.6中的任意一步；
S2.4：若中断超时，进入S2.1；
S2.5：若中断类型属于接收中断，进入S2.7；
S2.6：若中断类型属于发送中断，进入S2.8；
S2.7：底层接收器从物理层接收数据，进入S2.9；
S2.8：底层接收器向发送器产生同步信号量，进入S2.1；
S2.9：对从物理层接收到的数据进行解包操作，进入S2.10；
S2.1 0：判断数据类型，根据不同的数据类型选择进入S2.11、S2.12和S2.13；
S2.11：若数据类型属于物理层响应消息，则进入S2.14；
S2.12：若数据类型属于协议数据单元或者物理层指示消息，则进入S2.15；
S2.13：若数据类型属于媒体接入控制系统中不必使用的其它控制信息，则进入S2.16；
S2.14：在当前底层接收器中以非阻塞方式处理物理层响应消息，进入S2.1；
S2.15：将数据发送到接收与处理器进行相应的处理，进入S2.1；
S2.16：将数据直接丢弃，进入S2.1；
S2.17：关闭底层接收器。
所述步骤B包括下列步骤：
S3.1：接收与处理器等待来自底层接收器的消息，当消息到达时，进入S3.2；
S3.2：若来自底层接收器的消息接收成功，进入S3.3，否则，转入S3.13；
S3.3：对数据进行有效性检查，进入S 3.14；
S3.4：若数据有效，进入S3.5，否则，转入S3.1；
S3.5：判断来自底层接收器的消息是否属于协议数据单元指示消息，若是，进入S3.6，否则，转入S3.7；
S3.6：解析协议数据单元指示消息，以非阻塞方式处理其中的数据单元，进入S3.1；
S3.7：判断来自底层接收器的消息是否属于测距指示消息，若是，进入S3.8，否则，转入S3.9；
S3.8：解析测距指示消息，以非阻塞方式处理其中的测距消息，进入S3.1；
S3.9：判断来自底层接收器的消息是否属于带宽请求指示消息，若是，进入S3.10，否则，转入S3.11；
S3.10：解析带宽请求指示消息，以非阻塞方式处理其中的带宽请求消息，进入S3.1；
S3.11：若来自底层接收器的消息属于其它类型的消息，进入S3.12；
S3.12：接收与处理器直接释放消息占用的地址空间，进入S3.1；
S3.13：关闭接收与处理器。
所述步骤C包括下列步骤：
S4.1：发送器判断是否需要停止工作，若是，进入S4.15，否则，转入S4.2；
S4.2：根据上行连接的质量参数和带宽请求进行上行调度，进入S4.3；
S4.3：根据上行调度结果生成上行信道分配消息，进入S4.4；
S4.4：判断上行信道是否存在信息更新，若是，转入S4.5，否则，转入S4.6；
S4.5：根据上行信道更新信息生成上行信道描述符消息，进入S4.6；
S4.6：判断下行信道是否存在信息更新，若是，转入S4.7，否则，转入S4.8；
S4.7：根据下行信道更新信息生成下行信道描述符消息，进入S4.8；
S4.8：根据下行连接的质量参数和数据队列长度，对业务数据单元和管理消息进行下行调度，进入S4.9；
S4.9：根据下行调度结果生成下行信道描述符消息，进入S4.10；
S4.10：根据下行信道描述符的长度生成帧控制头消息，进入S4.11；
S4.11：将帧控制头、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符消息和调度出的协议数据单元组成下行发送帧组成下行发送帧，进入S4.12；
S4.12：等待底层接收器同步信号量的产生，进入S4.13；
S4.13：若同步信号量已经产生，进入S4.14，否则，进入S4.13；
S4.14：将下行发送帧发送到物理层，进入S4.1；
S4.15：关闭发送器。
所述步骤A之前还包括下列步骤：
步骤A’，无线基站媒体接入控制系统完成初始化；
所述步骤C之后还包括下列步骤：
步骤C’，关闭无线基站媒体接入控制系统。
所述步骤A’包括下列步骤：
S1.1：无线基站媒体接入控制系统初始化开始，进入S1.2；
S1.2：启动底层接收器，进入S1.3；
S1.3：若底层接收器启动成功，进入S1.4，否则，转入S1.9；
S1.4：启动发送器，进入S1.5；
S1.5：若发送器启动成功，进入S1.6，否则，转入S1.9；
S1.6：启动接收与处理器，进入S1.7；
S1.7：若接收与处理器启动成功，进入S1.8，否则，转入S1.9；
S 1.8：无线基站媒体接入控制系统稳定运行，进入步骤A；
S1.9：媒体接入控制系统出错处理，进入S1.10；
S1.10：媒体接入控制系统结束运行。
所述步骤C’包括下列步骤：
S5.1当需要关闭媒体接入控制系统时，进入S5.2；
S5.2：关闭发送器，进入S5.3；
S5.3：若发送器关闭成功，进入S5.4，否则，转入S5.8；
S5.4：关闭底层接收器，进入S5.5；
S5.5：若底层接收器关闭成功，进入S5.6，否则，转入S5.8；
S5.6：关闭接收与处理器，进入S5.7；
S5.7：若接收与处理器关闭成功，进入S5.9，否则，转入S5.8；
S5.8：媒体接入控制系统出错处理，进入S5.9；
S5.9：媒体接入控制系统结束运行。
为实现本发明目的进一步提供一种无线基站媒体接入控制系统数据接收处理方法，包括下列步骤：
步骤S100，当媒体接入控制实体开始一轮数据接收处理过程之后，底层接收器负责接收来自无线基站物理层实体的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，转交到接收与处理器；
步骤S200，接收与处理器根据接收到的数据类型进行相应处理：将物理层测量信息和媒体接入控制层管理消息存放于媒体接入控制系统的核心数据库；将业务数据单元提交操作系统网络协议栈。
所述步骤S100包括下列步骤：
S110：媒体接入控制系统开始一轮数据接收处理流程，进入S120；
S120：底层接收器从物理层实体接收数据，进入S130；
S130：底层接收器解析并处理来自物理层的数据，得到物理层测量信息和协议数据单元，并发送到接收与处理器，进入S200。
所述步骤S200包括下列步骤：
S210：接收与处理器从底层接收器接收数据，进入S220；
S220：接收与处理器判断数据类型，根据不同的数据类型选择进入S230、S240和S250；
S230：若数据类型属于业务数据单元，进入S260；
S240：若数据类型属于物理层测量信息，进入S270；
S250：若数据类型属于媒体接入控制管理消息，进入S280；
S260：将业务数据单元发送到操作系统网络协议栈，进入S290；
S270：将物理层测量信息存放于媒体接入控制系统核心数据库，进入S290；
S280：将媒体接入控制管理层管理消息存放于媒体接入控制系统的核心数据库，进入S290；
S290：媒体接入控制系统结束一轮数据接收处理流程。
为实现本发明目的更进一步提供一种无线基站媒体接入控制系统数据发送处理方法，包括下列步骤：
S100’，操作系统网络协议栈向媒体接入控制层实体发送网络协议报文；
S200’，媒体接入控制层实体截获来自操作系统网络协议栈的报文，并保存于MAC系统核心数据库中；
S300’，媒体接入控制系统的发送器进行上行调度和带宽分配，生成上行信道分配消息；
S400’，发送器根据信道测量结果对信道描述符进行更新，生成上行信道描述符和下行信道描述符消息；
S500’，根据下行连接的质量参数和数据队列进行下行调度，生成下行信道分配消息；
S600’，根据信道情况和下行信道分配长度生成帧控制头消息；
S700’，发送器根据帧控制头、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符和调度出的协议数据单元生成下行帧，发送给物理层实体。
所述的数据发送处理方法，还包括下列步骤：
S800’，发送帧构造完毕后，发送器等待底层接收器触发的发送同步信号量；
S900’，当获得信号量后，发送器立即将下行发送帧传递给物理层实体。
本发明的有益效果是：本发明的无线基站及其媒体接入控制系统和数据处理方法，结合IEEE802.16协议，通过底层接收器，接收与处理器，发送器三个装置，实现了一种无线基站高效的数据发送处理和接收处理的媒体接入控制系统和方法；该系统和方法与使用的物理层(PHY)实体和操作系统无关；通过三个装置的协同操作，完成基站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为本发明无线基站结构示意图；
图2为本发明MAC系统中装置启动过程流程图；
图3为本发明MAC系统中底层接收器处理流程图；
图4为本发明MAC系统中接收与处理器处理流程图；
图5为本发明MAC系统中发送器处理流程图；
图6为本发明MAC系统中装置关闭过程流程图；
图7为本发明MAC系统数据接收处理流程图；
图8为本发明MAC系统数据发送处理流程图。
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基站及其媒体接入控制系统和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的无线基站及其媒体接入控制系统和数据处理方法，对该基站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基站，包括操作系统网络协议栈层3，物理层(PHY)2和媒体接入控制层1(MAC)，所述媒体接入控制层1包括一个媒体接入控制系统。所述媒体接入控制系统，用于完成与物理层(PHY)实体的数据收发处理，其包括底层接收器11，接收与处理器12和发送器13三个装置，以及核心数据库14。
本发明实施例的媒体接入控制系统的三个装置完成IEEE 802.16无线基站上媒体接入控制层(MAC)实体对数据的发送处理和接收处理功能。
所述底层接收器11，用于完成从物理层实体接收控制信息和数据。其接收来自无线基站物理层实体的数据，从数据中解析出协议数据单元(ProtocolData Unit，PDU)和物理层测量信息，发送到接收与处理器12。
所述接收与处理器12，用于完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理信息生成和业务数据单元(Service Data Unit，SDU)上传等功能。其根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息进行相应处理。
所述发送器，用于周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层实体；
所述发送器周期性地进行下行数据包调度，生成帧控制头(Frame ControlHeader，FCH)和下行信道分配(Downlink Map，DL-MAP)消息；周期性地进行上行调度和带宽分配，生成上行信道分配(Uplink Map，UL-MAP)消息；周期性地根据信道测量结果对信道描述符进行更新，生成下行信道描述符(Downlink Channel Descriptor，DCD)和上行信道描述符(Uplink ChannelDescriptor，UCD)消息；将帧控制头(FCH)、下行信道分配(DL-MAP)消息、上行信道分配(UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道描述符(UCD)和调度出的协议数据单元(PDU)生成下行帧发送给物理层实体。
所述核心数据库14，用于存放媒体接入控制层(MAC)实体的所有核心信息，供媒体接入层装置存放和访问数据。
所述的核心信息，包括但不限于媒体接入控制层管理消息，业务数据单元，数据调度和带宽分配信息、信道质量参数、服务质量参数等接收和发送需要的控制信息。
发送器从核心数据库14获取媒体接入控制管理消息和业务数据单元，进行下行调度操作，根据上行带宽进行上行调度和带宽分配操作，构造媒体接入控制下行发送帧，并发送到物理层实体。
下面详细说明本发明的一种无线基站接入控制系统数据处理方法，其包括下列步骤：
步骤S1，无线基站媒体接入控制系统完成初始化。
当无线基站的媒体接入控制(MAC)初始化开始时，由于媒体接入控制(MAC)系统的底层接收收器是确保媒体接入控制层能够接收到物理层(PHY)实体数据的通路装置，因此首先得到成功启动，接下来，发送器13、接收与处理器12相继得到启动。
三个装置成功启动之后，无线基站媒体接入控制系统处于稳定运行状态。
如图2所示，所述步骤S1包括下列步骤：
S1.1：无线基站媒体接入控制(MAC)系统初始化开始，进入S1.2；
S1.2：启动底层接收器11，进入S1.3；
S1.3：若底层接收器11启动成功，进入S1.4，否则，转入S1.9；
S1.4：启动发送器13，进入S1.5；
S1.5：若发送器13启动成功，进入S1.6，否则，转入S1.9；
S1.6：启动接收与处理器12，进入S1.7；
S1.7：若接收与处理器12启动成功，进入S1.8，否则，转入S1.9；
S1.8：无线基站媒体接入控制(MAC)系统稳定运行，进入步骤S2；
S1.9：媒体接入控制(MAC)系统出错处理，进入S1.10；
S1.10：媒体接入控制(MAC)系统结束运行。
步骤S2，媒体接入控制系统的底层接收器11接收来自无线基站物理层实体的数据，从数据中解析出协议数据单元(PDU)和物理层测量信息，发送到接收与处理器12；
媒体接入控制(MAC)系统的底层接收器11捕获来自物理层实体的中断，判断中断类型；若为发送中断，向发送器13产生发送同步信号量；若为接收中断，则从物理层实体读取控制信息和数据。
对于控制信息有三种不同处理方法：若该控制信息在媒体接入控制(MAC)系统中不必使用，丢弃即可；若该控制信息需要在本底层接收器11中处理，以非阻塞的方式立即处理；其它控制信息将传送给接收与处理器12进行处理。
底层接收器11将从物理层实体接收的数据协议数据单元(PDU)数据也传送给接收与处理器12进行处理。
如图3所示，所述步骤S2具体包括如下步骤：
S2.1：底层接收器11判断是否需要停止工作，若是，进入S2.17，否则，转入S2.2；
S2.2：等待物理层中断，当中断到达时，进入S2.3；
S2.3：判断物理层中断类型，并根据不同的中断类型选择进入S2.4、S2.5和S2.6中的任意一步；
S2.4：若中断超时，进入S2.1；
S2.5：若中断类型属于接收中断，进入S2.7；
S2.6：若中断类型属于发送中断，进入S2.8；
S2.7：底层接收器11从物理层接收数据，进入S2.9；
S2.8：底层接收器11向发送器13产生同步信号量g_sync_sema，进入S2.1；
S2.9：对从物理层接收到的数据进行解包操作，进入S2.10；
S2.10：判断数据类型，根据不同的数据类型选择进入S2.11、S2.12和S2.13；
S2.11：若数据类型属于物理层响应消息，则进入S2.14；
S2.12：若数据类型属于协议数据单元或者物理层指示消息，则进入S2.15；
S2.13：若数据类型属于媒体接入控制(MAC)系统中不必使用的其它控制信息，则进入S2.16；
S2.14：在当前底层接收器11中以非阻塞方式处理物理层响应消息，进入S2.1；
S2.15：将数据发送到接收与处理器12进行相应的处理，进入S2.1；
S2.16：将数据直接丢弃，进入S2.1；
S2.17：关闭底层接收器11。
步骤S3，根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息，进行相应处理，完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理生成和业务数据单元(SDU)上传；
接收与处理器12循环从底层接收器11接收消息，判断消息类型；
若为信道测量信息，记录到核心数据库14即可；
若为协议数据单元(PDU)，根据分片(Fragment)和打包(Packing)情况进行媒体接入控制(MAC)层管理消息和业务数据单元(SDU)重组，并进一步处理。
若为完整媒体接入控制(MAC)层管理消息，立即进行解析，并生成新的媒体接入控制(MAC)层管理消息，置入核心数据库14，等待调度；
若为完整的协议栈业务数据单元(SDU)，立刻传递给网络协议栈；
若为媒体接入控制(MAC)层管理消息分片和业务数据单元(SDU)分片，将分片置入核心数据库14，等待下一个分片到来。
如图4所示，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S3.1：接收与处理器12等待来自底层接收器11的消息，当消息到达时，进入S3.2；
S3.2：若来自底层接收器11的消息接收成功，进入S3.3，否则，转入S3.13；
S3.3：对数据进行有效性检查，进入S3.4；
S3.4：若数据有效，进入S3.5，否则，转入S3.1；
S3.5：判断来自底层接收器11的消息是否属于协议数据单元指示消息，若是，进入S3.6，否则，转入S3.7；
S3.6：解析协议数据单元指示消息，以非阻塞方式处理其中的数据单元，进入S3.1；
S3.7：判断来自底层接收器11的消息是否属于测距指示消息，若是，进入S3.8，否则，转入S3.9；
S3.8：解析测距指示消息，以非阻塞方式处理其中的测距消息，进入S3.1；
S3.9：判断来自底层接收器11的消息是否属于带宽请求指示消息，若是，进入S3.10，否则，转入S3.11；
S3.10：解析带宽请求指示消息，以非阻塞方式处理其中的带宽请求消息，进入S3.1；
S3.11：若来自底层接收器11的消息属于其它类型的消息，进入S3.12；
S3.12：接收与处理器12直接释放消息占用的地址空间，进入S3.1；
S3.13：关闭接收与处理器12。
步骤S4，发送器13周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层实体；
首先，发送器13根据信道测量结果更新信道描述符，生成下行信道描述符/上行信道描述符(DCD/UCD)消息；
启动下行调度过程，根据下行连接的质量(QoS)参数和数据队列长度调度出下一帧要发送的数据；
启动上行调度过程，根据上行连接的质量(QoS)参数和带宽请求情况为每个终端(MS)分配带宽，生成上行信道分配(UL-MAP)消息；
根据生成的媒体接入控制(MAC)层管理消息和调度出的数据信息生成下行信道分配(DL-MAP)消息；
根据信道情况和下行信道分配(DL-MAP)长度生成帧控制头(FCH)消息；
将帧控制头(FCH)、下行信道分配(DL-MAP)消息、上行信道分配(UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道描述符(UCD)消息和调度出的协议数据单元(PDU)组成下行发送帧。
发送帧组成完毕后，发送器13等待底层接收器11触发的发送同步信号量。
当获得信号量后，发送器13立即将下行发送帧传递给物理层实体，完成一轮媒体接入控制(MAC)层发送流程。
如图5所示，所述步骤S4具体包括如下步骤：
S4.1：发送器13判断是否需要停止工作，若是，进入S4.15，否则，转入S4.2；
S4.2：根据上行连接的质量(QoS)参数和带宽请求进行上行调度，进入S4.3；
S4.3：根据上行调度结果生成上行信道分配(UL-MAP)消息，进入S4.4；
S4.4：判断上行信道是否存在信息更新，若是，转入S4.5，否则，转入S4.6；
S4.5：根据上行信道更新信息生成上行信道描述符(UCD)消息，进入S4.6；
S4.6：判断下行信道是否存在信息更新，若是，转入S4.7，否则，转入S4.8；
S4.7：根据下行信道更新信息生成下行信道描述符(DCD)消息，进入S4.8；
S4.8：根据下行连接的质量(QoS)参数和数据队列长度，对业务数据单元和管理消息进行下行调度，进入S4.9；
S4.9：根据下行调度结果生成下行信道描述符(DL-MAP)消息，进入S4.10；
S4.10：根据下行信道描述符(DL-MAP)的长度生成帧控制头(FCH)消息，进入S4.11；
S4.11：将帧控制头(FCH)、下行信道分配(DL-MAP)消息、上行信道分配(UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道描述符(UCD)消息和调度出的协议数据单元(PDU)组成下行发送帧组成下行发送帧，进入S4.12；
S4.12：等待底层接收器11同步信号量g_sync_sema的产生，进入S4.13；
S4.13：若同步信号量已经产生，进入S4.14，否则，继续等待，进入S4.13；
S4.14：将下行发送帧发送到物理层实体，进入S4.1；
S4.15：关闭发送器13。
步骤S5，关闭无线基站媒体接入控制系统。
当需要结束媒体接入控制(MAC)系统运行时，首先关闭媒体接入控制(MAC)系统的发送器13，保证基站不再向下行信道发送数据，然后，关闭媒体接入控制(MAC)系统的底层接收器11确保不再从物理层(PHY)实体接收来自上行信道的数据，最后，关闭媒体接入控制(MAC)系统的接收与处理器12。
此时，无线基站媒体接入控制(MAC)系统三个装置均已关闭，上下行信道的数据收发处理过程停止，从而媒体接入控制(MAC)系统结束运行。
如图6所示，所述步骤S5包括下列步骤：
S5.1当需要关闭媒体接入控制(MAC)系统时，进入S5.2；
S5.2：关闭发送器13，进入S5.3；
S5.3：若发送器13关闭成功，进入S5.4，否则，转入S5.8；
S5.4：关闭底层接收器11，进入S5.5；
S5.5：若底层接收器11关闭成功，进入S5.6，否则，转入S5.8；
S5.6：关闭接收与处理器12，进入S5.7；
S5.7：若接收与处理器12关闭成功，进入S5.9，否则，转入S5.8；
S5.8：媒体接入控制(MAC)系统出错处理，进入S5.9；
S5.9：媒体接入控制(MAC)系统结束运行。
进一步地，本发明提供一种无线基站媒体接入控制(MAC)系统数据接收处理方法，该方法通过使用无线基站媒体接入控制(MAC)系统的底层接收器和接收与处理器12两个装置共同完成无线基站媒体接入控制(MAC)层实体的数据接收处理过程，如图7所示，包括下列步骤：
步骤S100，当媒体接入控制(MAC)实体开始一轮数据接收处理过程之后，底层接收器负责接收来自无线基站物理层实体的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，转交到接收与处理器12；
所述步骤S100具体包括如下步骤：
S110：媒体接入控制(MAC)系统开始一轮数据接收处理流程，进入S120；
S120：底层接收器从物理层实体接收数据，进入S130；
S130：底层接收器解析并处理来自物理层的数据，得到物理层测量信息和协议数据单元，并发送到接收与处理器12，进入S200。
步骤S200，接收与处理器12根据接收到的数据类型进行相应处理：将物理层测量信息和媒体接入控制(MAC)层管理消息存放于媒体接入控制(MAC)系统的核心数据库14；将业务数据单元提交操作系统网络协议栈。
所述步骤S200具体包括如下步骤：
S210：接收与处理器12从底层接收器11接收数据，进入S220；
S220：接收与处理器12判断数据类型，根据不同的数据类型选择进入S230、S240和S250；
S230：若数据类型属于业务数据单元，进入S260；
S240：若数据类型属于物理层测量信息，进入S270；
S250：若数据类型属于媒体接入控制(MAC)管理消息，进入S280；
S260：将业务数据单元发送到操作系统网络协议栈，进入S290；
S270：将物理层测量信息存放于媒体接入控制(MAC)系统核心数据库14，进入S290；
S280：将媒体接入控制(MAC)层管理消息存放于媒体接入控制(MAC)系统的核心数据库14，进入S290；
S290：媒体接入控制(MAC)系统结束一轮数据接收处理流程。
更进一步地，本发明提供一种无线基站媒体接入控制(MAC)系统数据发送处理方法，该方法使用媒体接入控制(MAC)系统发送器13完成媒体接入控制(MAC)层实体的数据发送处理流程。如图8所示，包括下列步骤：
S100’，操作系统网络协议栈向媒体接入控制(MAC)层实体发送网络协议报文；
S200’，媒体接入控制(MAC)层实体截获来自操作系统网络协议栈的报文，并保存于MAC系统核心数据库14中；
S300’，媒体接入控制(MAC)系统的发送器13进行上行调度和带宽分配，生成上行信道分配(UL-MAP)消息；
S400’，发送器13根据信道测量结果对信道描述符进行更新，生成上行信道描述符(UCD)和下行信道描述符(DCD)消息；
S500’，根据下行连接的质量(QoS)参数和数据队列进行下行调度，生成下行信道分配(DL-MAP)消息；
S600’，根据信道情况和下行信道分配(DL-MAP)长度生成帧控制头(FCH)消息；
S700’，发送器13根据帧控制头(FCH)、下行信道分配(DL-MAP)消息、上行信道分配(UL-MAP)消息、下行信道描述符(DCD)、上行信道描述符(UCD)和调度出的协议数据单元(PDU)生成下行帧，发送给物理层实体。
较佳地，所述发送处理方法，还包括下列步骤：
S800’，发送帧构造完毕后，发送器13等待底层接收器11触发的发送同步信号量；
S900’，当获得信号量后，发送器13立即将下行发送帧传递给物理层实体。
本发明中，接收和发送的数据格式以及数据传输的协议，本领域技术人员可以进行预设，并按照现有的数据传输协议进行处理，其并不是本发明所要解决的问题和描述的重点，因此，在本发明中不再一一详细描述。
本发明的无线基站媒体接入控制系统及数据处理方法，具有1)高度可移植性。本发明独立于操作系统类型以及物理层实体的具体实现，因此，可以很容易将该收发架构和处理方法移植，使其适用于不同的操作系统以及物理层实体；2)灵活高效性。底层接收器将来自物理层实体的数据及时转交到接收与处理器，确保了底层接收器能继续快速响应中断，完成后续底层接收功能；接收与处理器和发送器两个装置并行运作，在每一帧时间间隔内既可以很好地完成服务数据单元的接收与组包，同时也可以完成上下行调度和下行帧构造过程。
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 (21)
1.一种无线基站，包括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媒体接入控制系统；
所述媒体接入控制系统包括底层接收器和接收与处理器，其中：
所述底层接收器，用于完成从物理层接收控制信息和数据；其接收来自无线基站物理层的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，发送到接收与处理器；
所述接收与处理器，用于完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理消息生成和业务数据单元上传；其根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息进行相应处理。
2.根据权利要求1所述的无线基站，其特征在于，所述媒体接入控制系统还包括发送器，用于周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层。
3.根据权利要求1或2所述的无线基站，其特征在于，所述媒体接入控制系统还包括核心数据库，用于存放媒体接入控制层的所有核心信息，供媒体接入层装置存放和访问数据。
4.根据权利要求3所述的无线基站，其特征在于，所述核心信息包括媒体接入控制层管理消息，业务数据单元，数据调度和带宽分配信息，信道质量参数，服务质量参数。
5.一种无线基站的媒体接入控制系统，用于与无线基站的物理层进行数据收发处理，其特征在于，包括底层接收器和接收与处理器，其中：
所述底层接收器，用于完成从物理层接收控制信息和数据；其接收来自无线基站物理层的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，发送到接收与处理器；
所述接收与处理器，用于完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理信息生成和业务数据单元上传；其根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息进行相应处理。
6.根据权利要求5所述的媒体接入控制系统，其特征在于，还包括发送器，用于周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层。
7.根据权利要求5或6所述的媒体接入控制系统，其特征在于，还包括核心数据库，用于存放媒体接入控制层的所有核心信息，供媒体接入层装置存放和访问数据。
8.根据权利要求7所述的媒体接入控制系统，其特征在于，所述核心信息包括媒体接入控制层管理消息，业务数据单元，数据调度和带宽分配信息、信道质量参数、服务质量参数。
9.一种无线基站接入控制系统数据处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤A，媒体接入控制系统的底层接收器接收来自无线基站物理层的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，发送到接收与处理器；
步骤B，根据接收到的数据类型是业务数据单元、物理层测量信息或者媒体接入控制层管理消息，进行相应处理，完成数据接收、信道测量信息记录、数据重组、媒体接入控制层管理消息生成和业务数据单元上传。
10.根据权利要求9所述的数据处理方法，其特征在于，还包括下列步骤：
步骤C，发送器周期性地对数据进行调度和更新，生成相应的消息，并和调度出的协议数据单元生成下行帧发送给物理层实体。
11.根据权利要求9或10所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤A包括下列步骤：
S2.1：底层接收器判断是否需要停止工作，若是，进入S2.17，否则，转入S2.2；
S2.2：等待物理层中断，当中断到达时，进入S2.3；
S2.3：判断物理层中断类型，并根据不同的中断类型选择进入S2.4、S2.5和S2.6中的任意一步；
S2.4：若中断超时，进入S2.1；
S2.5：若中断类型属于接收中断，进入S2.7；
S2.6：若中断类型属于发送中断，进入S2.8；
S2.7：底层接收器从物理层接收数据，进入S2.9；
S2.8：底层接收器向发送器产生同步信号量，进入S2.1；
S2.9：对从物理层接收到的数据进行解包操作，进入S2.10；
S2.10：判断数据类型，根据不同的数据类型选择进入S2.11、S2.12和S2.13；
S2.11：若数据类型属于物理层响应消息，则进入S2.14；
S2.12：若数据类型属于协议数据单元或者物理层指示消息，则进入S2.15；
S2.13：若数据类型属于媒体接入控制系统中不必使用的其它控制信息，则进入S2.16；
S2.14：在当前底层接收器中以非阻塞方式处理物理层响应消息，进入S2.1；
S2.15：将数据发送到接收与处理器进行相应的处理，进入S2.1；
S2.16：将数据直接丢弃，进入S2.1；
S2.17：关闭底层接收器。
12.根据权利要求9或10所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤B包括下列步骤：
S3.1：接收与处理器等待来自底层接收器的消息，当消息到达时，进入S3.2；
S3.2：若来自底层接收器的消息接收成功，进入S3.3，否则，转入S3.13；
S3.3：对数据进行有效性检查，进入S3.4；
S3.4：若数据有效，进入S3.5，否则，转入S3.1；
S3.5：判断来自底层接收器的消息是否属于协议数据单元指示消息，若是，进入S3.6，否则，转入S3.7；
S3.6：解析协议数据单元指示消息，以非阻塞方式处理其中的数据单元，进入S3.1；
S3.7：判断来自底层接收器的消息是否属于测距指示消息，若是，进入S3.8，否则，转入S3.9；
S3.8：解析测距指示消息，以非阻塞方式处理其中的测距消息，进入S3.1；
S3.9：判断来自底层接收器的消息是否属于带宽请求指示消息，若是，进入S3.10，否则，转入S3.11；
S3.10：解析带宽请求指示消息，以非阻塞方式处理其中的带宽请求消息，进入S3.1；
S3.11：若来自底层接收器的消息属于其它类型的消息，进入S3.12；
S3.12：接收与处理器直接释放消息占用的地址空间，进入S3.1；
S3.13：关闭接收与处理器。
13.根据权利要求10所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤C包括下列步骤：
S4.1：发送器判断是否需要停止工作，若是，进入S4.15，否则，转入S4.2；
S4.2：根据上行连接的质量参数和带宽请求进行上行调度，进入S4.3；
S4.3：根据上行调度结果生成上行信道分配消息，进入S4.4；
S4.4：判断上行信道是否存在信息更新，若是，转入S4.5，否则，转入S4.6；
S4.5：根据上行信道更新信息生成上行信道描述符消息，进入S4.6；
S4.6：判断下行信道是否存在信息更新，若是，转入S4.7，否则，转入S4.8；
S4.7：根据下行信道更新信息生成下行信道描述符消息，进入S4.8；
S4.8：根据下行连接的质量参数和数据队列长度，对业务数据单元和管理消息进行下行调度，进入S4.9；
S4.9：根据下行调度结果生成下行信道描述符消息，进入S4.10；
S4.10：根据下行信道描述符的长度生成帧控制头消息，进入S4.11；
S4.11：将帧控制头、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符消息和调度出的协议数据单元组成下行发送帧组成下行发送帧，进入S4.12；
S4.12：等待底层接收器同步信号量的产生，进入S4.13；
S4.13：若同步信号量已经产生，进入S4.14，否则，继续等待，进入S4.13；
S4.14：将下行发送帧发送到物理层，进入S4.1；
S4.15：关闭发送器。
14.根据权利要求9或10所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括下列步骤：
步骤A’，无线基站媒体接入控制系统完成初始化；
所述步骤C之后还包括下列步骤：
步骤C’，关闭无线基站媒体接入控制系统。
15.根据权利要求14所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤A’包括下列步骤：
S1.1：无线基站媒体接入控制系统初始化开始，进入S1.2；
S1.2：启动底层接收器，进入S1.3；
S1.3：若底层接收器启动成功，进入S1.4，否则，转入S1.9；
S1.4：启动发送器，进入S1.5；
S1.5：若发送器启动成功，进入S1.6，否则，转入S1.9；
S1.6：启动接收与处理器，进入S1.7；
S1.7：若接收与处理器启动成功，进入S1.8，否则，转入S1.9；
S1.8：无线基站媒体接入控制系统稳定运行，进入步骤A；
S1.9：媒体接入控制系统出错处理，进入S1.10；
S1.10：媒体接入控制系统结束运行。
16.根据权利要求14所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤C’包括下列步骤：
S5.1当需要关闭媒体接入控制系统时，进入S5.2；
S5.2：关闭发送器，进入S5.3；
S5.3：若发送器关闭成功，进 S5.4，否则，转入S5.8；
S5.4：关闭底层接收器，进入S5.5；
S5.5：若底层接收器关闭成功，进入S5.6，否则，转入S5.8；
S5.6：关闭接收与处理器，进入S5.7；
S5.7：若接收与处理器关闭成功，进入S5.9，否则，转入S5.8；
S5.8：媒体接入控制系统出错处理，进入S5.9；
S5.9：媒体接入控制系统结束运行。
17.一种无线基站媒体接入控制系统数据接收处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤S100，当媒体接入控制实体开始一轮数据接收处理过程之后，底层接收器负责接收来自无线基站物理层实体的数据，从数据中解析出协议数据单元和物理层测量信息，转交到接收与处理器；
步骤S200，接收与处理器根据接收到的数据类型进行相应处理：将物理层测量信息和媒体接入控制层管理消息存放于媒体接入控制系统的核心数据库；将业务数据单元提交操作系统网络协议栈。
18.根据权利要求17所述的数据接收处理方法，其特征在于，所述步骤S100包括下列步骤：
S110：媒体接入控制系统开始一轮数据接收处理流程，进入S120；
S120：底层接收器从物理层实体接收数据，进入S130；
S130：底层接收器解析并处理来自物理层的数据，得到物理层测量信息和协议数据单元，并发送到接收与处理器，进入S200。
19.根据权利要求17所述的数据接收处理方法，其特征在于，所述步骤S200包括下列步骤：
S210：接收与处理器从底层接收器接收数据，进入S220；
S220：接收与处理器判断数据类型，根据不同的数据类型选择进入S230、S240和S250；
S230：若数据类型属于业务数据单元，进入S260；
S240：若数据类型属于物理层测量信息，进入S270；
S250：若数据类型属于媒体接入控制层管理消息，进入S280；
S260：将业务数据单元发送到操作系统网络协议栈，进入S290；
S270：将物理层测量信息存放于媒体接入控制系统核心数据库，进入S290；
S280：将媒体接入控制管理消息存放于媒体接入控制系统的核心数据库，进入S290；
S290：媒体接入控制系统结束一轮数据接收处理流程。
20.一种无线基站媒体接入控制系统数据发送处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
S100’，操作系统网络协议栈向媒体接入控制层实体发送网络协议报文；
S200’，媒体接入控制层实体截获来自操作系统网络协议栈的报文，并保存于MAC系统核心数据库中；
S300’，媒体接入控制系统的发送器进行上行调度和带宽分配，生成上行信道分配消息；
S400’，发送器根据信道测量结果对信道描述符进行更新，生成上行信道描述符和下行信道描述符消息；
S500’，根据下行连接的质量参数和数据队列进行下行调度，生成下行信道分配消息；
S600’，根据信道情况和下行信道分配长度生成帧控制头消息；
S700’，发送器根据帧控制头、下行信道分配消息、上行信道分配消息、下行信道描述符、上行信道描述符和调度出的协议数据单元生成下行帧，发送给物理层实体。
21.根据权利要求20所述的数据发送处理方法，其特征在于，还包括下列步骤：
S800’，发送帧构造完毕后，发送器等待底层接收器触发的发送同步信号量；
S900’，当获得信号量后，发送器立即将下行发送帧传递给物理层实体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007103039200A CN101227387A (zh) | 2007-12-21 | 2007-12-21 | 一种无线基站及其媒体接入控制系统和数据处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CNA2007103039200A CN101227387A (zh) | 2007-12-21 | 2007-12-21 | 一种无线基站及其媒体接入控制系统和数据处理方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101677287B (zh) * | 2008-09-18 | 2013-06-05 | 华为技术有限公司 | 一种数据传输的方法和dsl多业务套片 |
-
2007
- 2007-12-21 CN CNA2007103039200A patent/CN101227387A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101677287B (zh) * | 2008-09-18 | 2013-06-05 | 华为技术有限公司 | 一种数据传输的方法和dsl多业务套片 |
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