使用 TI KeyStone SoC 實現多標準無線基站

序言
自從無線技術誕生以來，這一市場領域就一直呈現迅猛發(fā)展的態(tài)勢。起初，業(yè)界將側重于語音業(yè)務的用戶增長作為衡量市場增長的尺度，如今則按數據速率和吞吐量的提高來衡量。毋庸置疑，對于運營商而言，無線頻譜彌為珍貴。就此而論，運營商最基本的量尺是每赫茲頻譜所傳輸的比特數。向 LTE 的升級預示著將以最低成本實現業(yè)界最高的頻譜效率和前所未有的傳輸能力。盡管 LTE 擁有光明的前景，但在規(guī)劃和實施其最終的 4G 升級時，運營商仍必須一如既往地在現有技術部署的基礎上支持當前的客戶，同時還需要優(yōu)化使用他們現有的頻譜。

為了使自身具備強大的競爭優(yōu)勢，無線基站制造商需要支持部署在全球范圍內的各種模式和技術，從而彌合全球各地的各種區(qū)域差異。作為業(yè)界唯一一家無線基站 SoC 廠商，TI 實現了精準而獨特的市場定位，能夠為需要在如此復雜多樣的環(huán)境中以低成本交付多標準解決方案的制造商提供通用平臺。本白皮書不僅深入探討了在滿足當今無線運營商的需求時 OEM 所面臨的眾多挑戰(zhàn)，同時還介紹了 TI KeyStone 多內核架構提供的平臺將如何推進制造商不斷獲得成功。

雖然無線通信市場從來沒有像現在這樣紛繁復雜、充滿挑戰(zhàn)，但也從未缺乏魅力和蓬勃發(fā)展的生機。隨著對智能手機消費需求的日益增長和平板電腦的悄然走俏，越來越多的用戶開始接入移動因特網，從而對移動網絡的容量不斷提出更高的要求。同時 GSM 等 2G 技術仍然非常流行，因此運營商在向新一代高速網絡技術進軍的同時仍然必須支持向后兼容性。在目前的經濟環(huán)境下，運營商必須在限制資本支出、保障運營成本平衡的同時，合理應對技術的發(fā)展和不斷變化的市場形勢。

每一家運營商都具有其獨特的頻譜范圍，其用戶群也是如此。對于 OEM 廠商來說，部署“一體通用”的基站是一項嚴峻的挑戰(zhàn)，因為每一項部署都可謂千差萬別。另外，限于目前網絡部署策略的固有物理特點，智能手機的普及和通信數據量的激增都給有限的頻譜范圍造成了壓力。這就促使將宏模塊周圍及內部的微小型單元添加到現行的混合基站配置中，這也許會從根本上改變未來網絡的結構。對于無線運營商和無線基站制造商來說，這將是一個前景不甚明朗、充滿風險的領域，需要他們潛心探索。

運營商夢寐以求的解決方案
對于運營商而言，理想的解決方案就是能夠擁有既可支持其客戶日新月異的應用需求，同時又能兼顧實現其資金和運營目標的通用平臺。

多標準支持 — 運營商面對著雙重挑戰(zhàn)，既需要滿足采用各種技術的現有客戶，同時又要快速適應用戶隨時升級使用各種新技術。此外，運營商還需要在戰(zhàn)略上向 4G 升級以始終保持競爭優(yōu)勢。這就要求完成一項繁重而枯燥的任務，那就是在現有客戶的滿意度和收益，與為實現技術演進發(fā)展而進行的成本投資之間實現最佳平衡。

我們以某擁有 GSM/EDGE 客戶且積極向 3G 升級的運營商為例。在該例中，2G 用戶代表了客戶群中的絕大多數，隨著時間的推移，這些用戶也將購買新的 3G 手機、智能電話以及平板電腦等。這意味著擁有 2G 和 3G 設備的比例將不斷變化。眾多 3G 用戶又會在需要時購買 4G 設備，這就促使運營商必須在同一基站發(fā)射塔中同時支持 2G、3G 和 4G。

2
如果網絡或者部分網絡沒有 4G 信號覆蓋，那么 4G 手機將“返回”使用 3G。如果網絡的特定區(qū)域僅有 2G 信號覆蓋，那么 4G 和 3G 手機都將“返回”使用 2G。運營商必須讓 2G 信號覆蓋每個角落，因為這是所有客戶共同的最低限要求。對于眾多運營商而言，這一多標準配置的局面在今后很長一段時間內都將存在。

為能順利實現過渡，運營商會在他們的網絡中持續(xù)收集各個蜂窩單元對 2G、3G 和 4G 業(yè)務的需求統計數據。通過遠程控制，運營商希望能夠妥善地改變基站的混合容量以滿足上述流量需求，并最大限度地減少 3G 用戶返回使用 2G 或 4G 用戶返回使用 3G 的幾率。由于 4G 的頻譜效率優(yōu)于 3G，而 3G 又相應地優(yōu)于 2G，運營商非常希望能讓盡可能多的用戶使用更為高級的通信標準。這樣就能在他們所投資的寶貴的頻譜中最大化通信流量。

由于監(jiān)管部門允許運營商對頻譜進行重復利用，因而這對他們而言可謂另一個至關重要的方面。通過了解其客戶群的使用量及發(fā)展趨勢，運營商發(fā)現他們不僅能夠保持對現有 2G 服務的支持，同時還能將當前部分頻譜分配給更高級的 3G 或 4G。例如，通過部署更高效的基站來對 GSM 頻譜進行改造，能夠在單個載波中獲得額外的語音用戶，從而可將其他的載波分配給 3G 或 4G 業(yè)務。VAMOS（單時段中自適應多用戶通道的語音業(yè)務）方案就是一個非常好的例證，其從本質上使得 3G 系統中收發(fā)器的峰值容量實現了雙倍提升。

讓運營及維護盡在掌控對于當今的無線運營商來說，運營及維護面臨的挑戰(zhàn)是雙重的。首先，為了能夠高效應對上述多標準支持帶來的挑戰(zhàn)，運營商希望能夠遠程控制基站并可根據用戶狀態(tài)的變化迅速修改基站配置。由于資本性支出及加速上市進程等原因，運營商希望準備就緒的基站能夠快速獲得重新配置以適應標準在使用方面的變化。運營商不僅能顯著受惠于基站設備的重復利用，同時還能通過遠程配置大幅節(jié)省勞動成本。無需更新即能重新配置的遠程無線電廣播終端的部署規(guī)模日益擴大，這使基站廠商承受了巨大壓力，其也需要支持遠程重配置功能。

由于具備軟件可升級性，基站目前的現場服務年限超過 10 年，從而顯著相應優(yōu)化了運營商的固定資產投入。部署那些具有線卡可配置且標準可擴展特性的通用基站平臺不僅能夠減少技術服務及維護成本，而且還能進一步降低配件與庫存成本?，F場技術人員可為重要的成套設備建立專家團隊。就此而言，運行及維護成本也會大幅降低，從而既能優(yōu)化運營管理成本又可節(jié)省固定資本的投入。

3
OEM 廠商的回應
OEM 廠商面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，他們需要提供可支持各種無線標準的產品才能在上述應用方面為運營商提供支持。他們需要提供可支持現有技術的基站，并擁有升級至未來標準的能力。他們必須為運營商提供可高度擴展的遠程配置解決方案，同時相關的成本和功耗還需要全面滿足運營商在成本支出和運營支出方面設定的目標，這是個相當艱巨的挑戰(zhàn)。為了獲得成功，OEM 廠商需要以低成本提供基站，且其研發(fā)和支持費用又需要滿足其各自的商業(yè)目標。