ltea用户平面协议多核优化实现

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringOptimizedMultiprocessorImplementationofLTE-AdvancedUser-PlaneProtocolCandidate：ZhangJianMajor：Communication&InformationSystemSupervisor：Prof.LiuYingzhuangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan4300

2、74,P.R.ChinaJanuary,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容

3、编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要TD-LTE-A是由我国主导的第四代移动通信技术，目前已被国际电联正式确定为第四代移动通信国际标准。通过采取多天线增强、协作多点传输，以及中继等技术方案，TD-LTE-A系统大幅度提升了空中接口的频谱利用效率以及峰值吞吐率。目前，TD-LTE-A系统关键技术趋于完善，终端芯片日臻成熟，今后将逐步开展大范围的场外部署。由于系统支持的业务

4、吞吐率高、实时性要求苛刻，对终端综合测试仪LTE-A层2协议的设计实现提出了严格的要求，单处理器平台已难以满足系统设计需要。通用X86多处理器平台通过采用高性能的现代指令架构以及先进的cache管理等技术，具备强劲的数据包处理能力，能够满足TD-LTE-A协议栈的性能需求。本文首先论述了通用多处理器架构应用于协议栈实现的优劣势，归纳出了主要的技术难点。多处理器架构通过并行处理提升了系统性能，同时，由于动态负载均衡、核间数据共享、缓存一致性维护等因素，导致了多处理器架构下的TD-LTE-A协议栈用户平面实现面临诸多难题。基于协议栈实现框架结构分析，可归纳出TD-LTE-A协

5、议栈用户平面多核实现面临的主要技术难点为多核协议栈模型、核间通信，以及高效内存管理等三个方面。其次，为了满足TD-LTE-A协议栈的吞吐率需求，本文在实时性保障、核间数据交换，以及增量数据包封装等三个方面探讨了系统性能优化的可行性，分析了上述方案应用于多核协议栈系统设计的利弊，并提出了基本的框架结构。最后，针对多处理器架构下的TD-LTE-A协议栈实现面临的主要技术难点，本文提出了适配X86平台缓存一致性协议的多核优化实现框架，通过采取处理器绑定、SMP负载均衡屏蔽，以及零拷贝封装等技术方案，在一致性维护协议的基础上，采用高效的核间队列通信模型保障协议栈数据平面的总体缓存

6、效率，进而实现具备高效数据包处理能力的TD-LTE-A层2协议。该方案基于通用X86SMP平台，能显著改善TD-LTE-A协议栈数据平面的包处理性能，同时系统成本低廉、可靠性强，协议功能验证过程简单，具备充分的移植灵活性，测试结果表明上述方案能够充分满足TD-LTE-A综合测试仪的时延特性以及业务吞吐率需求。关键词：TD-LTE-A多处理器吞吐率实时性零拷贝I华中科技大学硕士学位论文AbstractAsoneofthefourth-generation(4G)mobilecommunicationtechnologydominatedbyChina,TD-LTE-Ahas

7、beenformallyidentifiedasthefourth-generationmobilecommunicationinternationalstandardbyITU.Bytakingadvantageoftechnologiessuchasmulti-antennasenhancement,coordinatedmulti-pointstransmission,andrelaytechnology,TD-LTE-Asystemgreatlyenhancesthespectrumutilizationefficie