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5G(The 5th Generation mobile communication,第五代移动通信)为实现人们对于万物互联的梦想而生。5G空中接口协议栈规范了网络端和终端的通信。因此,开发测试5G系统协议栈有助于5G技术和相关产品的研发及市场应用。本课题依托重庆市科委重大主题专项“5G终端模拟设备的研发及应用”,研究5G系统空中接口协议栈的PDCP(Packet Data Convergence Protocol,分组数据汇聚协议)和RLC(Radio Link Control,无线链路控制)子层。为实现满足5G标准的PDCP和RLC技术,本文采用需求分析、设计、实现及测试的协议栈开发方法。通过深入研读PDCP和RLC协议规范,对比LTE-A(LTE-Advanced,高级长期演进)技术,解析PDCP和RLC的数据传输过程以及PDU(Protocol Data Unit,协议数据单元)帧格式。5G系统的PDCP层新增了PDCP复制和用户平面数据的完整性保护功能,RLC层舍弃了SDU(Service Data Unit,服务数据单元)的级联和重排序功能,保留SDU的分段与重组功能以及ARQ(Automatic Repeat re Quest,自动重传请求)过程,并在下层指示传输机会前对数据进行预处理。首先,通过设计层间接口及接口原语实现PDCP和RLC层的激活接入层安全性过程、传输机会及资源大小的申请与指示、数据的流量控制、实体的建立以及数据转发等功能,设计子层状态区分PDCP和RLC层所处的不同阶段,设计控制平面和用户平面的数据传输流程实现层间的数据交互,设计多实例管理机制实现PDCP和RLC层多实体的独立运行。然后,搭建协议栈的开发平台,应用有限状态机和轮询队列的原理,采用C语言编写代码完成每一条接口原语的功能模块,实现PDCP和RLC的实体建立和数据传输通道。最后,编写测试用例对开发的PDCP和RLC层进行功能测试。针对PDCP和RLC序列号的维护、PDCP的安全性功能、RLC的分段与重组和ARQ过程以及PDCP和RLC层的数据传输流程共设计了30个测试用例,经过反复测试验证和优化改进,每个功能的测试结果全都与协议规范的预期结果一致,最终测试用例通过率达到100%,验证了本课题设计与实现的PDCP和RLC层的合理性和可行性。