网络应用的日益丰富所带来的协议的复杂和灵活性、高带宽、服务质量的保证等特点,要求下一代的网络设备既需要高速处理能力,又具有容易编程的能力,在这种情况下,多核并行网络处理器应运而生。　　另一方面,作为一种新兴的宽带无线技术WiMAX,它融合了无线技术的灵活性和宽带技术高带宽的特点。接入技术的无线化、宽带和IP化是全球包括中国的未来发展趋势。　　作为宽带无线网络中重要组成部分的WiMAX基站,设计的主要难点是MAC层的实现,主要原因是协议的复杂性、不完备性和系统大的数据吞吐量。所以研究与设计主要需要解决下面三个问题:第一,选择合适的处理器系统能够满足协议和数据流程处理的复杂性和性能要求;第二,关键算法如QoS和调度模型、包头压缩和包加解密的实现;第三,系统性能的评估。　　围绕多核并行处理器的关键技术,针对宽带无线系统协议和业务模式复杂性和高带宽的要求,对并行软件设计及性能评估、关键的QoS调度算法和包压缩算法进行了深入的研究。　　分析了各种多核、多线程和并行处理技术,结合一种典型的Intel IXP2350网络处理器具体分析了多核并行处理器的体系结构和技术特点,得出这种体系结构的处理器可以满足宽带无线网络的应用灵活,协议复杂和高带宽需求。　　分析了并行软件设计的方法,结合网络处理器的特点,提出了基于处理器频率、I/O带宽、数据包需求速率和包长度,计算得到处理微引擎的指令周期数和I/O访问周期的约束条件;结合具体数据处理的流程,最后得到量化性能评估模型。使用这种模型,能充分验证网络处理器并行软件设计的可行性,并可以此为依据进行资源调整。　　综合比较了各种QoS和调度模型,针对802.16协议中QoS功能模块进行补充和完善;结合网络处理器的结构和设计特点,建立了QoS调度模型,并进行了算法实现。　　针对IP无线业务中低速、小包和延时敏感型服务(例如VoIP)的特点,采用cUDP包头压缩算法来补充802.16协议中不完善的部分,详细讨论了算法的实现。　　综合多核网络处理器并行处理、QoS调度模型和包压缩算法理论研究,并针对WiMAX基站MAC的需求,完成了系统框架和并行软件实例设计。　　最后,在WiMAX MAC线卡的原型机上,进行了网络转发性能测试,测试显示系统可以达到两个千兆端口100％的转发性能,获得满意的效果;针对WiMAX MAC层并行软件设计实例,讨论了并行资源分配和数据结构,完成了系统资源预算、微处理器资源(包处理性能,指令周期使用,I/O及各种异构存储器访问周期等)使用和存储器使用需求计算和分析,预分析结果显示,设计能满足基站性能需求。