一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法技术

一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法，属于无线通信网络领域。包括如下步骤：步骤1：根据默认配置初始化MAC子层功能，建立无线链路，完成手机端配置的初始化；步骤2：软基站循环检测调度线程负载，依据情况修改MAC子层的调度策略进行调度操作；步骤3：软基站循环检测连接数和MAC子层随机接入线程负载，依据情况修改MAC子层随机接入策略。本发明专利技术适用于基于通用处理器架构的协议栈MAC子层；能根据实时工作情况，通过改变线程数目实现环境的灵活配置，保障使用效果并减少资源浪费；能根据实时接入情况增加或减少PRACH资源，实现对5G海量大连接的应用场景支持。 1

A multi scene oriented MAC design and configuration method for soft base station

A multi scene oriented soft base station MAC sublayer design and configuration method belongs to the field of wireless communication network. The following steps are included: Step 1: initializing the MAC sublayer function according to the default configuration, setting up a wireless link and completing the initialization of the terminal configuration of the mobile phone; step 2: the soft base station cycle detects and schedules the thread load, and modifies the scheduling strategy of the MAC sublayer according to the situation; step 3: soft base station loop detection connection number and MAC sub The layer randomly access the thread load and modify the MAC sublayer random access policy according to the situation. The invention is suitable for the protocol stack MAC sublayer based on general processor architecture; it can realize the flexible configuration of the environment by changing the number of threads according to the real time work situation, guarantee the use effect and reduce the waste of resources; can increase or reduce the PRACH resource according to the real-time access situation, and support the application scene support for the large connection of the 5G. . One

【技术实现步骤摘要】
一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法
本专利技术涉及一种软基站在媒体接入控制MAC(MediaAccessControl)子层的设计方法，尤其涉及一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法，解决现有MAC子层功能无法灵活地适应技术场景的问题，属于无线通信网络领域。
技术介绍
5G通信网络主要应用于3种不同场景，分别是5G具有以下三大主要的应用场景：(1)增强移动宽带；(2)低时延高可靠网络；(3)海量大连接。三种不同的场景对协议栈的灵活性要求变得更高。在三种场景中，低时延高可靠网络对MAC子层的调度和数据处理能力有较高要求。海量大连接场景对MAC子层随机接入的处理有较高要求。现有技术方案不能根据5G具体场景与环境实现MAC子层功能的灵活配置，会造成资源和功率浪费，难以完成实际需求等问题。解决此问题的一种途径是采用通用处理平台实现协议栈。采用这种方法具有两大优势：(1)软硬件分离的实现可以减少设备商依赖性，且软硬件独立升级、硬件设备通用性强升级易，最终核心网、传输承载网、无线网设备均采用相同硬件；(2)利用平台开放性，可引入灵活的管理功能和边缘业务功能软件。基于以上特点，可以通过在通用处理平台上设计MAC子层配置方案，实现MAC功能的灵活调度。本专利技术提供一种软基站在MAC子层的设计方案与一种MAC子层模块化及配置方案，根据业务功能需求，配置MAC子层子模块的中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)核数目和资源，实现对复杂环境的支持。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有MAC功能无法灵活地适应技术场景的问题，提出一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法。本专利技术的核心思想是：将软基站侧MAC子层划分为四大子模块，分别为调度模块、数据处理模块、随机接入模块和MAC配置模块；其中，调度模块由参数集Numerology和帧结构配置，接收定时消息，负责调度排序和MAC子层时序控制；数据处理模块具有较高实时性，接收处理物理层和无线链路控制RLC(RadioLinkControl)子层数据，实现混合自动重传请求HARQ(HybridAutomaticRepeatreQuest)功能；随机接入模块实现随机接入功能；MAC配置模块接收无线电资源控制RRC(RadioResourceControl)子层配置，负责MAC子层的整体资源管理；一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法，包括如下步骤：步骤1：根据默认配置初始化MAC子层功能，建立无线链路，完成手机端配置的初始化；具体为：步骤1.a)软件初始化，即运行三个线程，按照一个线程负责定时模块、一个线程负责数据处理模块及另一个线程负责调度模块的功能划分，采用CPU绑定技术将线程绑定至三个CPU上；步骤1.b)初始化MAC全局资源表，随后建立小区；步骤1.c)初始化MAC小区级配置，此时MAC配置模块接收从RRC发来的各种信令消息，然后分析信令内容；步骤1.d)配置MAC帧结构和全局资源，分析场景需求，再根据场景需求配置对应的数据处理、HARQ功能和随机接入功能；步骤1.e)调度模块根据预定时序，给调度用户分配无线资源与配置物理信道参数，并将配置结果告之物理层，再通知数据处理模块处理上、下行数据与上行控制信息UCI(UplinkControlInformation)；步骤1.f)数据处理模块分别处理下行数据、上行数据以及UCI，具体为：1.f1)处理下行数据时先接收RLC子层消息后得知数据量大小，完成调度排序，再接收调度模块指示，完成数据处理，并将资源分配指示结果反馈回RLC子层，之后RLC依据资源分配指示结果消息进行下行数据传输；1.f2)处理上行数据时接收物理层上行数据解码结果，根据解码结果完成上行HARQ控制，将数据发送给RLC子层；1.f3)处理UCI时接收来自物理层确认消息ACK\NACK(ACKnowledgment/NegativeACKnowledgment)、信道质量指示CQI(ChannelQualityIndicator)上报，并完成下行HARQ控制，更新CQI参数；步骤1.g)随后手机进行随机接入，在软基站侧由MAC配置模块实现，MAC配置模块接收物理层MSG1消息，并向RRC子层申请小区无线网络临时识别C-RNTI(CellRadioNetworkTemporaryIdentify)分配，在RRC子层分配临时的C-RNTI之后，MAC配置模块完成MSG2消息的组建，并预调度MSG3消息，之后根据RRC子层指示，完成MSG4消息的组建和传输；此时无线链路已经建立，完成手机端配置的初始化；步骤2：软基站循环检测调度线程负载，依据情况修改MAC子层的调度策略进行调度操作：具体为：步骤2.a如果当前只有一个调度线程且调度线程压力较大，则RRC子层通知MAC子层增加一个线程，改变调度时序使得两个线程调度流水错开，增加MAC子层调度能力；步骤2.b如果检测到调度两个调度线程CPU的压力均不大，则终止一个调度线程，并还原调度时序为单线程时序；步骤3：软基站循环检测连接数和MAC子层随机接入线程负载，依据情况修改MAC子层随机接入策略，具体为：步骤3.a如果检测到有多个新的终端接入请求，RRC子层通知MAC子层和物理层增加一个无线帧内的物理随机接入PRACH(PhysicalRandomAccessChannel)次数，生成新的PRACH配置；步骤3.b此时MAC子层根据新的PRACH配置，启用新的随机接入时序，随后若PRACH触发概率降低，则RRC子层通知MAC子层和物理层减少无线帧内的PRACH次数，此时MAC子层根据新的PRACH配置，启用新的随机接入时序；步骤3.c如果未检测到有新的终端接入请求，则RRC子层与MAC子层维持原PRACH配置；至此，完成MAC子层功能的配置，即从步骤1到步骤3，完成了一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法。有益效果本专利技术一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：1.本专利技术所述方法适用于基于通用处理器架构的协议栈MAC子层；2.本专利技术所述方法能够根据实时工作情况，通过增加或减少调度的线程数目实现针对环境的灵活配置，保障使用效果并减少资源浪费；3.本专利技术所述方法能够根据实时接入情况，增加或减少PRACH资源，实现对5G海量大连接的应用场景的支持。附图说明图1为一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法的MAC子层设计示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1本实施例叙述了一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法再具体实施是对MAC子层的设计与配置流程。如图1所示，将软基站侧MAC子层划分为四大子模块，分别为调度模块、数据处理模块、随机接入模块和MAC配置模块；其中调度模块，由参数集Numerology和帧结构配置，接收定时消息，负责调度排序和MAC子层时序控制；数据处理模块具有较高实时性，接收处理物理层和无线链路控制RLC子层数据，实现混合自动重传请求HARQ功能；随机接入模块实现随机接入功能；MAC配置模块接收无线电资源控制RRC子层配置，负责MAC子层的整体资源管理；按照上述方法划分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法，其特征在于：核心思想是：将软

【技术特征摘要】
1.一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法，其特征在于：核心思想是：将软基站侧MAC子层划分为四大子模块，分别为调度模块、数据处理模块、随机接入模块和MAC配置模块；其中，调度模块由参数集Numerology和帧结构配置，接收定时消息，负责调度排序和MAC子层时序控制；数据处理模块具有较高实时性，接收处理物理层和无线链路控制RLC(RadioLinkControl)子层数据，实现混合自动重传请求HARQ(HybridAutomaticRepeatreQuest)功能；随机接入模块实现随机接入功能；MAC配置模块接收无线电资源控制RRC(RadioResourceControl)子层配置，负责MAC子层的整体资源管理。2.根据权利要求1所述的一种面向多场景的软基站MAC子层设计与配置方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据默认配置初始化MAC子层功能，建立无线链路，完成手机端配置的初始化，具体为：步骤1.a)软件初始化，即运行三个线程，按照一个线程负责定时模块、一个线程负责数据处理模块及另一个线程负责调度模块的功能划分，采用CPU绑定技术将线程绑定至三个CPU上；步骤1.b)初始化MAC全局资源表，随后建立小区；步骤1.c)初始化MAC小区级配置，此时MAC配置模块接收从RRC发来的各种信令消息，然后分析信令内容；步骤1.d)配置MAC帧结构和全局资源，分析场景需求，再根据场景需求配置对应的数据处理、HARQ功能和随机接入功能；步骤1.e)调度模块根据预定时序，给调度用户分配无线资源与配置物理信道参数，并将配置结果告之物理层，再通知数据处理模块处理上、下行数据与上行控制信息UCI(UplinkControlInformation)；步骤1.f)数据处理模块分别处理下行数据、上行数据以及UCI；步骤1.g)随后手机进行随机接入，在软基站侧由MAC配置模块实现，MAC配置模块接收物理层MSG1消息，并向RRC子层申请小区无线网络临时识别C-RNTI(CellRadioNetworkTemporaryIdentify)分配，在RRC子层分配临时的C-RNTI之后，MAC配置模块完成MSG2消息的组建，并预调度MSG...

【专利技术属性】
技术研发人员：费泽松，刘树峥，蒋逸凡，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11