如何滿足3.5G 和4G 基站中Serial Rapid IO的架構(gòu)需求

用戶需求帶動(dòng)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量持續(xù)增長(zhǎng)，迫切需要轉(zhuǎn)向部署3.5G 和4G基站。新一代基站架構(gòu)要求為其多個(gè)基帶卡配置高帶寬的背板。而且，基帶卡需要一簇多核數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 來(lái)提供更高的基帶處理能力。為了配合DSP性能的增加，在最大限度地減少布線以簡(jiǎn)化電路板的同時(shí)，需要高帶寬來(lái)互連多個(gè)DSP。IDT不斷增加的中央數(shù)據(jù)包交換器(CPS)系列產(chǎn)品支持Serial Rapid IO(sRIO)，可提供最豐富的端口和鏈接組合，以方便模塊化基站架構(gòu)的擴(kuò)展。

需求推動(dòng)無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)

　　過(guò)去幾年中，無(wú)論是固定還是移動(dòng)接入市場(chǎng)，互聯(lián)網(wǎng)流量都顯示出巨大而迅速的增長(zhǎng)勢(shì)頭。在移動(dòng)接入市場(chǎng)，3G智能手機(jī)和PDA類設(shè)備近期的增長(zhǎng)需求將持續(xù)帶動(dòng)企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的無(wú)線數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)。在普通用戶市場(chǎng)，預(yù)測(cè)未來(lái)數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)將會(huì)是觀看和分享的視頻下載。為了便于客戶在尋找更豐富媒體體驗(yàn)的同時(shí)，能夠更快地接入網(wǎng)絡(luò)、縮短下載時(shí)間，業(yè)務(wù)提供商將會(huì)在他們現(xiàn)有的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)中引入功能更為強(qiáng)大的3.5G和4G基站。

　　在3.5G和4G基站架構(gòu)中，不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率和用戶提高單位基站能力的要求推動(dòng)著無(wú)線卡和基帶卡之間的背板速度不斷提升。這種全面的帶寬增加，也逐漸增加了基帶卡標(biāo)準(zhǔn)集群配置中更多DSP間的互連。

滿足新一代基站的sRIO需求

　　為了在適應(yīng)系統(tǒng)帶寬增加的同時(shí)最大限度地減少布線，以限制板卡尺寸，sRIO已經(jīng)成為基帶卡架構(gòu)選擇的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。作為一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，sRIO結(jié)合了高帶寬效率的低開銷包和直觀的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)支持。這種結(jié)合是在基帶應(yīng)用中支持多個(gè)DSP的理想方式。

　　提供sRIO接口的DSP、特定應(yīng)用信號(hào)處理器(ASSP)和FPGA產(chǎn)品的不斷增加，形成了一個(gè)高性能且具成本效益高、模塊化解決方案的新一代基站的健康生態(tài)系統(tǒng)。使用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，例如sRIO，為基站架構(gòu)設(shè)計(jì)師帶來(lái)了靈活性。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/261260.htm
圖1：新一代基站架構(gòu)。

　　對(duì)于任何一個(gè)無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)以經(jīng)濟(jì)有效的方式為系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)部署恰當(dāng)?shù)膸挘瑏?lái)滿足日益增長(zhǎng)的用戶帶寬需求，是業(yè)務(wù)提供商面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。最成功的基站廠商會(huì)為供應(yīng)商提供一個(gè)易于擴(kuò)展、模塊化的公共平臺(tái)基站架構(gòu)，來(lái)促進(jìn)跨多種技術(shù)的重復(fù)使用，例如WCDMA、LTE、WiMAX 和CDMA2000。

　　基站架構(gòu)的可擴(kuò)展性、模塊化和重復(fù)使用性等同于需要一個(gè)靈活的sRIO互連解決方案，可以改變基帶卡和多個(gè)基帶卡間DSP的數(shù)目。一個(gè)典型的基帶架構(gòu)包括作為多個(gè)DSP和其他單元之間集合點(diǎn)的一個(gè)sRIO交換器，如一個(gè)控制處理器，或者是幾個(gè)FPGA。如果有多個(gè)基帶卡，則它們可以連接另一個(gè)交換器，或是sRIO。目前sRIO1.3版支持在1.25G、2.5G 和3.125G通道速率下每端口從1x至4x的通道配置。根據(jù)系統(tǒng)帶寬和針對(duì)任何給定基站架構(gòu)的用戶容量，在不同通道速率下1x至4x通道端口的組合差別很大。1.25G、2.5G 和3.125G通道速率下1x至4x通道的通用應(yīng)用，最終將過(guò)渡到由sRIO 2.0版支持的每通道5G 和6.25G的速度。

圖2：滿足高1x端口數(shù)需要的第一代中央包交換器。

　　采用sRIO化的CPS便于架構(gòu)的重復(fù)使用。sRIO交換器的CPS系列代表了最廣泛的端口和鏈接互連組合，可以應(yīng)用于現(xiàn)有任何從標(biāo)準(zhǔn)3G架構(gòu)到3.5G乃至4G。CPS系列結(jié)合了預(yù)處理交換器(PPS)系列，包括7種不同的sRIO預(yù)處理和強(qiáng)化交換器，支持從1x至4x通道配置的8至40個(gè)端口。CPS系列是功耗最低、采用最小的封裝(19x19mm)的sRIO轉(zhuǎn)換器(CPS-8)，而且具有很高的帶寬、可擴(kuò)展的10端口4x通道解決方案(CPS-10Q)。10端口4x通道配置有助于設(shè)計(jì)師或架構(gòu)師使用2個(gè)CPS-10Q擴(kuò)展到全部16端口4x通道。

sRIO交換器的CPS系列

　　CPS系列板卡擁有一系列獨(dú)特的特性和功能，是理想的sRIO互連解決方案。在CPS和PPS系列中，采用了增強(qiáng)的四通道串行解串器(SerDes)，有助于設(shè)計(jì)師高度靈活地為其應(yīng)用匹配恰當(dāng)數(shù)目的1x至4x通道。每個(gè)增強(qiáng)的四通道都可用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)4x端口或4個(gè)1x端口，支持一個(gè)四通道內(nèi)任意兩個(gè)通道速率。另一個(gè)有用功能是每一個(gè)端口都有包跟蹤功能。

　　包跟蹤功能有助于偵聽(tīng)用戶自定義目標(biāo)端口的數(shù)據(jù)流，有利于內(nèi)部和現(xiàn)場(chǎng)診斷。利用跟蹤功能識(shí)別的包可根據(jù)用戶要求生成鏡像、過(guò)濾或刪除。此外，CPS系列通過(guò)最小的sRIO交換器封裝(19x19mm)實(shí)現(xiàn)了最低的功耗和眼圖信號(hào)特性。CPS系列和PPS系列還兼容標(biāo)準(zhǔn)的19x19mm和27x27mm封裝引腳排列，更易于在架構(gòu)改變時(shí)更換器件。

　　為了便于評(píng)估和開發(fā)，CPS系列提供了由幾個(gè)軟件開發(fā)工具支持的ATCA和 microTCA硬件平臺(tái)。CPS 和PPS系列包括器件存取驅(qū)動(dòng)程序、圖形用戶界面(GUI)和應(yīng)用編程接口(API)。

　　除了預(yù)處理和增強(qiáng)的交換器，IDT還為無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)提供了緩沖器和協(xié)議轉(zhuǎn)換解決方案。IDT率先推出了sRIO存儲(chǔ)緩沖器，以及可實(shí)現(xiàn)sRIO到通用公共無(wú)線接口(CPRI)的轉(zhuǎn)換以及從時(shí)域多路復(fù)用(TDM)到CPRI協(xié)議轉(zhuǎn)換的內(nèi)部功能互連(FIC)器件。只有IDT提供從基帶到無(wú)線卡的端到端sRIO ASSP。

圖3：滿足高4x端口數(shù)需要的第二代CPS。

本文小結(jié)

　　由于多媒體互聯(lián)網(wǎng)接入率的增長(zhǎng)，不斷增加的PDA和智能手機(jī)移動(dòng)設(shè)備迅速推動(dòng)著移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長(zhǎng)要求部署能夠滿足帶寬增加需求的新一代基站。為此，新一代基站需要通過(guò)sRIO連接的多內(nèi)核DSP組提高基帶處理能力。