TI KeyStone 架構(gòu)支持 L2 與傳輸處理

序言
無線技術(shù)的持續(xù)演進發(fā)展、全球無線用戶的激增，以及市場對更強大數(shù)據(jù)承載能力的需求，全面催生了各種新標準的不斷涌現(xiàn)，如寬帶碼分多址 － 高速分組接入 (WCDMA-HSPA)、WCDMA-HSPA+ 以及長期演進技術(shù) (LTE) 等。基于無線服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)使用呈指數(shù)級增長，從而進一步推動了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn) —— 支持宏蜂窩基站和小型蜂窩基站的分層網(wǎng)絡(luò)部署方案。

隨著 LTE 部署成為現(xiàn)實，運營商紛紛熱衷于采用可持續(xù)降低網(wǎng)絡(luò)成本、同時還能維持并提升服務(wù)質(zhì)量的“片上系統(tǒng)”(SoC) 架構(gòu)。要支持向 LTE 的成功過渡，需要在數(shù)字信號處理器 (DSP) 的設(shè)計方面實現(xiàn)一系列技術(shù)創(chuàng)新。德州儀器 (TI) 名為“KeyStone”的多內(nèi)核 SoC 架構(gòu)不僅功能強大而且極富創(chuàng)新性，能夠有效支持 WCDMA 與 LTE，進而降低成本。KeyStone 多內(nèi)核架構(gòu)可實現(xiàn)具有專用 WCDMA與 LTE加速器的、名符其實的多標準（LET、WCDMA）解決方案。本白皮書全面闡述了 TI KeyStone 多內(nèi)核架構(gòu)如何在 LTE 基站上實現(xiàn)第二層網(wǎng)絡(luò)和傳輸處理。
TI KeyStone 架構(gòu)支持 L2 及傳輸處理
隨著全球無線用戶數(shù)量的激增，無線技術(shù)也在持續(xù)實現(xiàn)演進發(fā)展。移動數(shù)據(jù)使用量的新近增長、層出不窮的新應用以及互通互連的生活方式，都需要移動網(wǎng)絡(luò)提供強大的支持。對無線寬帶服務(wù)不斷增長的需求促使 3GPP 定義可同時為運營商和終端用戶帶來諸多優(yōu)勢的 LTE 技術(shù)解決方案，，如不僅能提高容量、降低網(wǎng)絡(luò)復雜性、降低開發(fā)與運營成本，而且最終還能顯著提升用戶體驗。

名為演進型 UMTS 陸地無線電廣播接入網(wǎng)絡(luò) (E-UTRAN) 的 LTE 無線電廣播接入網(wǎng)絡(luò)支持基于共享分組通道的移動寬帶服務(wù)。這種方案不僅能夠提高頻譜效率和區(qū)段容量，同時還能縮短用戶層的時延。以演進型分組內(nèi)核 (EPC) 著稱的LTE 核心網(wǎng)絡(luò)，采用平坦型純 IP 架構(gòu)演進支持 E-UTRAN。借助平坦型 IP 架構(gòu)，運營商不但能夠減少資本支出的網(wǎng)絡(luò)組件數(shù)，同時還能縮短系統(tǒng)時延以支持最新應用，并演進支持無線電廣播接入與核心網(wǎng)絡(luò)。

LTE 可支持靈活的通道帶寬 (1.2-20 MHz) 以及頻分雙工 (FDD) 與時分雙工 (TDD) ，以實現(xiàn) LTE 系統(tǒng)的靈活部署。LTE 可為每一個 20 MHz 頻譜提供 100Mbps 的下行和 50Mbps 的上行速率。通過采用多天線信號處理技術(shù)，LTE 能夠提供甚至更高的數(shù)據(jù)傳輸速率——下行高達 326.4 Mbps。

根據(jù) Dell'Oro Group 調(diào)查顯示，全球移動用戶數(shù)有望從 2009 年的 48 億增至 2014 年的 72 億。這些用戶將進一步推動對更高數(shù)據(jù)速率的需求，從而導致數(shù)據(jù)流量的激增。集頻譜效率高、通道帶寬靈活性高與資本節(jié)約更顯著（因其采用平坦型純 IP 架構(gòu)）等數(shù)大優(yōu)勢于一身的 LTE 將推進運營商部署 LTE 網(wǎng)絡(luò)。

2009 年到 2010 年間，對 LTE 的大規(guī)模試用與部署在全球范圍內(nèi)廣泛展開。有 25 家頂級運營商承諾部署 LTE 系統(tǒng)，LTE 將呈現(xiàn)迅猛增長態(tài)勢。北美地區(qū)的主要運營商將在 2010年 － 2011 年期間開始 LTE E-UTRAN NodeB (eNodeB) 的部署，但是 LTE 的市場增長將在 2012 年迎來新的轉(zhuǎn)折點，到時候歐洲和中國的運營商也將開始部署 LTE。根據(jù) Dell'O Group 的預測，到 2014 年年底，這一增長將使全球范圍內(nèi)的 LTE 用戶數(shù)量突破 1 億大關(guān)。

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圖 1 展示了包含名為 eNodeBs 基站的 E-UTRAN 架構(gòu)。eNodeBs 可提供針對用戶設(shè)備（UE，移動）的用戶層與控制層協(xié)議終端 (Uu) ，以及針對核心網(wǎng)絡(luò)的傳輸終端 (Iu)。

eNodeBs 不僅可通過 X2 接口相互連接，而且也可通過 S1 接口連接至核心網(wǎng)絡(luò) EPC，更確切地說還可通過 S1-MME 與移動管理實體 (MME) 連接，以及通過 S1-U 接口與服務(wù)網(wǎng)關(guān) (S-GW) 連接。
LTE 協(xié)議架構(gòu)
eNodeB 協(xié)議結(jié)構(gòu)包含兩個主要層：無線電廣播網(wǎng)絡(luò)層與傳輸網(wǎng)絡(luò)層。在無線電廣播網(wǎng)絡(luò)層可以實現(xiàn)無線電廣播接口功能，而在傳輸網(wǎng)絡(luò)層則可實現(xiàn)標準的傳輸功能（例如以太網(wǎng)）。可在如下三個協(xié)議層中實施無線電廣播接口：物理層（L1，PHY）；數(shù)據(jù)鏈路層 (L2)；以及網(wǎng)絡(luò)層 (L3)，以向 UE 提供用戶層與控制層協(xié)議終端(Uu)。傳輸接口可提供針對核心網(wǎng)絡(luò)的隧道協(xié)議終端 (Iu)。

圖. 1 – E-UTRAN 架構(gòu)

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L2 處理 L2 又被進一步細分為媒體接入控制 (MAC)、無線電廣播鏈接控制 (RLC) 以及分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議 (PDCP) 三個子層。圖 2 與圖 3 對 L2 子層的服務(wù)與功能進行了描述。

圖 2 – L2 架構(gòu)（下行）

圖 3 – L2 架構(gòu)（上行）