4G無線移植向靈活的下一代高性能無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

　　近期，蘋果公司iPhone和智能手機(jī)等新型移動(dòng)產(chǎn)品以及低成本筆記本、上網(wǎng)本的推出，大大擴(kuò)展了無線數(shù)據(jù)的用途。因此，市場(chǎng)對(duì)增強(qiáng)型服務(wù)的需求不斷攀升，促使大批用戶從簡單的語音設(shè)備需求向豐富媒體和位置感知服務(wù)方向轉(zhuǎn)型。

　　增強(qiáng)型服務(wù)的發(fā)展為創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)先公司和用戶都帶來了巨大機(jī)遇，當(dāng)然在這些機(jī)遇的背后還同時(shí)伴隨著大量技術(shù)挑戰(zhàn)。部署和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的挑戰(zhàn)使資本支出和運(yùn)營開支不斷增加，這會(huì)降低運(yùn)營商的投資回報(bào)率。其實(shí)，相關(guān)技術(shù)從2G到3G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型時(shí)就發(fā)生過這種問題，這種情況非常不利于運(yùn)營商升級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施。隨著3G向數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到50 Mb/s乃至100 Mb/s的長期演進(jìn)(LTE)技術(shù)轉(zhuǎn)型，上述問題仍將繼續(xù)存在。因此我們非常有必要重新設(shè)計(jì)解決方案，以求深入解決基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部的問題。

　　演進(jìn)分組系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(Evolved Packet System Standard)，也稱為長期演進(jìn)-系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)(LTE-SAE)架構(gòu)是第三代移動(dòng)通信伙伴計(jì)劃(3GPP)推出的下一代技術(shù)。LTE采用了獨(dú)立的頻分復(fù)用(OFDM)作為其無線接入技術(shù)，并采用了多單元天線技術(shù)(MIMO)。該標(biāo)準(zhǔn)可大幅提升數(shù)據(jù)速率和吞吐量。除了LTE之外，3GPP還定義了基于因特網(wǎng)協(xié)議的扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。LTE無線接入網(wǎng)絡(luò)也稱為E-UTRAN，由提供LTE用戶層(PDCP/RLC/MAC/PHY)的eNodeB以及趨向UE的控制層(RRC)協(xié)議終端組成。eNodeB通過X2接口彼此互聯(lián)。eNodeB還可通過S1接口連接到演進(jìn)分組核心(EPC)。

　　采用1.5 MHz到20 MHz的靈活頻寬后，LTE實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，因此可減少延遲，改進(jìn)系統(tǒng)容量、覆蓋和用戶數(shù)據(jù)速度，并同時(shí)降低成本。LTE還采用了如可簡化無線電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營并讓其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的自組織網(wǎng)絡(luò)(SON)之類的新型功能，從而降低運(yùn)營開支并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。

　　由于很多領(lǐng)域都極其依賴于無線網(wǎng)絡(luò)工作，因此技術(shù)供應(yīng)商所面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是確保無線數(shù)據(jù)用戶能像在有線網(wǎng)絡(luò)上一樣高效地存取數(shù)據(jù)。然而不幸的是，智能手機(jī)應(yīng)用在設(shè)計(jì)時(shí)并非專門面向無線基礎(chǔ)設(shè)施，而傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)除了處理無線媒體問題的媒體訪問控制(MAC)之外還內(nèi)置了RLC/PDCP等其他層，這些層可保證順利無誤地傳輸數(shù)據(jù)。因此，我們必須使用壓縮和其他編碼技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線電資源的高效共享，而這種資源在共享的無線電頻帶內(nèi)總是稀缺的。處理層的增多提升了器件架構(gòu)的復(fù)雜程度。數(shù)據(jù)速率可能高達(dá)數(shù)百M(fèi)b/s，這時(shí)問題就會(huì)進(jìn)一步惡化。

　　在技術(shù)移植中，無線運(yùn)營商關(guān)注的重點(diǎn)是控制資本開支和運(yùn)營開支，并同時(shí)確保為客戶提供最優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。推動(dòng)升級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)有多種，其中最主要的就是可擴(kuò)展性和靈活性。在基站中，解決方案要從單一領(lǐng)域向多領(lǐng)域或多無線電方向發(fā)展，并應(yīng)支持E-UTRAN中多Gb有線速度網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和路由數(shù)據(jù)包吞吐量。解決方案還要支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的IP和移植路徑，并應(yīng)實(shí)現(xiàn)同3G和2G網(wǎng)絡(luò)的互操作性。解決方案用以支持無線電和網(wǎng)絡(luò)資源高效使用的可配置性也是升級(jí)的決定因素。使用模式會(huì)隨地點(diǎn)和時(shí)間而變化，在此情況下，解決方案應(yīng)作出適應(yīng)性變化，以支持不同的速度和用戶數(shù)量要求。解決方案必須具有可配置性，從而在單領(lǐng)域向多領(lǐng)域應(yīng)用擴(kuò)展時(shí)滿足用戶層和控制層的要求。同時(shí)，解決方案還必須提供端到端的安全性和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)，避免用戶遭到越來越多的垃圾郵件、惡意軟件、DoS和病毒攻擊。

　　此外，深度數(shù)據(jù)包智能也非常重要，要讓內(nèi)置智能檢查通過無線網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)，幫助運(yùn)營商了解IP網(wǎng)絡(luò)情況并對(duì)其實(shí)現(xiàn)高效管理。這也有助于解決可用性、延遲和質(zhì)量問題，且有助于網(wǎng)絡(luò)覆蓋和安全性問題的有效解決。

　　相對(duì)于重要推動(dòng)因素，促進(jìn)4G技術(shù)移植發(fā)展的架構(gòu)類型可分為三大類，即數(shù)據(jù)層處理器、多核處理器，以及將多核與加速器相結(jié)合。

　　理想的解決方案必須實(shí)現(xiàn)有線連接速度的L3性能和獨(dú)立于用戶的L2性能。此前的技術(shù)尚未完全滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而非對(duì)稱的多核技術(shù)可以能將多核處理器與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的加速器引擎融合在一起，這種技術(shù)采用了可將高性能處理器和加速器連接在一起的軟件可配置互聯(lián)架構(gòu)，以提供不受用戶影響的有線連接速度級(jí)性能。

　　總而言之，新型智能手機(jī)設(shè)備的出現(xiàn)和新型無線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展以及隨之而來的速度提升、延遲減少，將為我們帶來真正的移動(dòng)寬帶體驗(yàn)，但這對(duì)運(yùn)營商和電信廠商都提出了更高的挑戰(zhàn)。組合不同頻率的不同無線電技術(shù)、并處理不同的協(xié)議要求需要智能技術(shù)和較高的靈活性，這也是今后發(fā)展的必然要求。

　　多標(biāo)準(zhǔn)無線電基站和非對(duì)稱多核處理器技術(shù)只是實(shí)現(xiàn)LTE技術(shù)順利移植的第一步。移植需要靈活性，同時(shí)還要以更低的功耗和成本改進(jìn)性能。在本領(lǐng)域提供解決方案的芯片制造商將在促進(jìn)下一代無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中發(fā)揮更加重要的作用。