基于TI KeyStone SoC的多標準無線基站實現(xiàn)

3　OEM廠商的回應(yīng)

　　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(chǎn)品才能在上述應(yīng)用方面為運營商提供支持。他們需要提供可支持現(xiàn)有技術(shù)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(guān)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(shè)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。

　　那么，OEM廠商將如何全面實現(xiàn)平衡呢?為各個標準和現(xiàn)場配置構(gòu)建專有平臺并非解決之道。像大多數(shù)企業(yè)一樣，基站廠商也有商業(yè)盈利目標，那就是限制研發(fā)和產(chǎn)品支持費用并從資源的優(yōu)化配置中獲利。理想情況下，他們應(yīng)擁有一套能從中生成多種配置以滿足不同運營商需求的基站平臺設(shè)計。由于軟件是一項重要的投資，并占據(jù)基站設(shè)計中的很大一部分，因而擁有一套軟件可移植性和可重用性的解決方案至關(guān)重要。OEM廠商需要的通用硬件平臺能以極少的重復(fù)設(shè)計支持多種無線配置，從而能夠優(yōu)化研發(fā)成本、加速產(chǎn)品上市進程。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，我們需要能大幅優(yōu)化軟件開發(fā)及重用性的通用基站片上系統(tǒng)(SoC)平臺。

　　TI提供理想的解決方案

　　TI提供的通用SoC平臺使基站OEM廠商不僅能夠設(shè)計多標準平臺，而且還能創(chuàng)建特定于標準的平臺。TI在此方面擁有獨特的優(yōu)勢。TI功能強大的創(chuàng)新型KeyStone架構(gòu)可為基于通用軟件/硬件平臺之上的多種器件，從而可支持各種通用的無線標準，非常適用于從微小型單元到宏單元配置的各種解決方案。KeyStone平臺使OEM廠商能通過以下詳述的兩種方案實現(xiàn)運營商的多標準目標。

　　KeyStone架構(gòu)多標準支持的第一步即在于TI的KeyStone架構(gòu)。該KeyStone架構(gòu)采用可同時提供具有定點和浮點處理能力的高級DSP內(nèi)核(C66x)，從而使OEM廠商和運營商無論在現(xiàn)在當前的部署中還是在將來的高級天線和算法配置中都能實現(xiàn)差異化功能。該款擁有通用I/O接口及SoC基礎(chǔ)架構(gòu)的內(nèi)核使軟件的重復(fù)使用和移植變得簡單便捷。此平臺包含一套可優(yōu)化研發(fā)工作的通用工具，而且在通過單個解決方案平臺開發(fā)多個產(chǎn)品時能夠顯著加快上市進程。KeyStone架構(gòu)見圖1。

　　KeyStone多內(nèi)核SoC架構(gòu)在業(yè)界率先提供了完整的多核性能。KeyStone可為所有的處理內(nèi)核、外設(shè)、協(xié)處理器和I/O接口提供非阻塞接入。部分能充分發(fā)揮多內(nèi)核性能的創(chuàng)新功能包括：多內(nèi)核導(dǎo)航器、TeraNet、多內(nèi)核共享存儲器控制器(MSMC)和超連結(jié)。

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　　圖1–-TIKeyStone多內(nèi)核SoC架構(gòu)：理想適用于多標準實施

　　多內(nèi)核導(dǎo)航器—TI多內(nèi)核導(dǎo)航器是一款基于分組的創(chuàng)新型管理器，能夠控制8,192個隊列且能在各種子系統(tǒng)之間提取連接。多內(nèi)核導(dǎo)航器擁有可實現(xiàn)通信、數(shù)據(jù)傳輸以及任務(wù)管理的統(tǒng)一接口以及“一次性零拷貝復(fù)制”范式，能夠以更少的中斷數(shù)和更低的軟件復(fù)雜度實現(xiàn)更高的系統(tǒng)性能。

　　我們以多內(nèi)核導(dǎo)航器的運行原理為例，多內(nèi)核導(dǎo)航器不僅能夠進行任務(wù)調(diào)度，面且還能在無需外部管理的情況下指示下一個空閑的DSP內(nèi)核讀取任務(wù)并進行處理。其可從如下幾個方面簡化軟件架構(gòu)并提高基站的性能。

　　?動態(tài)資源/負載共享

　　?跨子系統(tǒng)通信時可減輕CPU的開銷/延遲

　　?基于硬件的任務(wù)優(yōu)先級排序

　　?動態(tài)負載平衡

　　?適用于所有IP模塊(軟件、I/O和加速器)的通用通信方法

　　多內(nèi)核導(dǎo)航器可在無需CPU干預(yù)的情況下控制數(shù)據(jù)流，從而釋放移動數(shù)據(jù)所需的CPU周期，并能將片上通信速率提高達每秒20億條消息。此外，其還能大幅簡化軟件架構(gòu)，以使開發(fā)周期更短、資源利用更合理。

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　　TeraNet—TeraNet采用層級交換結(jié)構(gòu)，能夠在SoC內(nèi)組合交付超過2Tb的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。這從本質(zhì)上確保了內(nèi)核或協(xié)處理器再也不會缺少數(shù)據(jù)，并能夠交付名符其實的處理能力。由于交換結(jié)構(gòu)屬于層級式而非常平坦的縱橫式，因而整體功耗能夠在空閑狀態(tài)下大幅降低，并能以最小的時延提供非常高的性能，這也是新一代基站的關(guān)鍵要求。

　　多核共享存儲控制器(MSMC)–MSMC是一種可用于增強性能的獨特存儲器架構(gòu)。MSMC允許內(nèi)核在不使用任何TeraNet帶寬的條件下直接訪問共享存儲器。MSMC可在各內(nèi)核和其他IP模塊之間對共享存儲器的存取進行判優(yōu)，從而消除了存儲器爭用的情況發(fā)生。DDR3外部存儲器接口(EMIF)可直接連接至MSMC，從而不僅可減少與外部存儲器獲取相關(guān)的時延，而且還能提高速度并支持基站應(yīng)用的需求。

　　超鏈接—超鏈接是一個具有50Gbps總吞吐量的互連協(xié)議，其可實現(xiàn)高速度的低協(xié)議層通信以及與其他KeyStone、FPGA或ASIC設(shè)備的互連互通，并能夠提供從主器件到同伴器件的透明的存儲器映射接入。這就能夠大幅簡化軟件編程，并為OEM廠商實現(xiàn)可擴展的解決方案提供了無縫路徑。

　　這一系列功能強大且高度靈活的SoC組件是設(shè)計高效率多標準基站的關(guān)鍵。鑒于2G、3G、4G系統(tǒng)之間存在各種復(fù)雜性，頻分復(fù)用系統(tǒng)對時分復(fù)用系統(tǒng)的挑戰(zhàn)性以及區(qū)域部署的多變性，若不從一個堅實的基礎(chǔ)開始，想要在所有的平臺上使用通用的SoC等于紙上談兵。

　　TI的加速戰(zhàn)略為了多標準能成功實現(xiàn)，第二大關(guān)鍵因素就是是否能夠通過TI的加速戰(zhàn)略。DSP始終是無線基站基帶處理的關(guān)鍵元素。其對信號處理的優(yōu)化非常適用于無線應(yīng)用領(lǐng)域。盡管如此，出于成本和功耗的原因，一些常規(guī)和標準定義的功能更適用于在硬件中實施。雖然這些可以在外部硬件邏輯器件中完成，但TI還是為基站制造商提供了更低成本及更低功耗的備選方案，即在基于KeyStone的SoC中集成了這些功能。自2003以來，TI一直致力于為無線基站市場提供基于DSP的集成型SoC。隨著硅芯片技術(shù)的不斷發(fā)展以及無線標準的不斷演進，公司不斷推出新生代產(chǎn)品，從而可為OEM廠商提供能滿足運營商需求的最具競爭優(yōu)勢的解決方案。