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超级基站是中科院计算所无线通信中心提出的一种基于资源共享的新型集中式蜂窝网络架构设备，它具有积木块式软硬件、全局资源统计复用、业务智能转发等特点。为满足超级基站通信软件平台化和业务处理的性能需求，整个协议栈软件的系统架构和业务处理结构都需要进行新的设计。 在LTE协议栈中，分组数据汇聚协议层(Packet Data Convergence，PDCP)负责用户平面和控制平面的数据传输、头压缩、加解密、完整性保护等协议功能，对整个协议栈通信功能的实现和服务性能的提升都至关重要。本文是在超级基站LTE协议栈软件架构下对PDCP层进行设计和实现，针对超级基站对通信软件的需求，提出组件式的架构设计和流水线式的并行处理结构。论文主要工作如下: 1)PDCP层组件式架构设计。超级基站要求通信软件能够支持不同制式的协议，并能够实现制式间的切换和模块替换。为此，本文提出组件式的架构设计方案，将整个协议功能以合理的粒度划分为功能组件的方式，功能组件能够根据需求，独立地链接到业务处理流程中，即组件可以通过配置和组合，生成不同制式的通信软件，也可以根据网络需求，自行设计、替换部分模块，生成自定义通信软件。 2)PDCP层并行化设计。超级基站在超大用户容量的基础上，也有着更高的性能要求。为了能够支持多用户、多种类型业务稳定高效的数据传输，结合PDCP层本身业务处理特点，本文提出了PDCP层流水线式的并行处理结构。结合PDCP层本身业务特点，提出基于内存隔离的并行缺陷解决方案和动态负载均衡策略，将PDCP层数据处理串行率降低至10％左右，极大地提升了PDCP层的处理性能。 3)基于组件式的架构设计和流水线式的并行处理结构完成对PDCP层子系统的设计，将整个PDCP层划分为六个功能模块:管理模块、数据处理模块、压缩模块、安全模块、路由模块和重排序模块。每个功能模块包含若干功能组件，整个系统设计的实现以功能模块为集合，以功能组件为单位，完成了满足超级基站需求的LTE协议栈PDCP层子系统。并搭建相应的软硬件平台对PDCP层子系统进行了详尽的单元测试和集成测试，最终将该子系统并入整个LTE协议栈系统中，共同参加和完成了“基于NFV/SDN的移动通信基站原型设备研发”课题的验收测试，验证了本文设计的PDCP层子系统的功能和性能。