使用 TI KeyStone SoC 實現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)無線基站

序言
自從無線技術(shù)誕生以來，這一市場領(lǐng)域就一直呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢。起初，業(yè)界將側(cè)重于語音業(yè)務(wù)的用戶增長作為衡量市場增長的尺度，如今則按數(shù)據(jù)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?shù)谋忍財?shù)。向 LTE 的升級預(yù)示著將以最低成本實現(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)部署的基礎(chǔ)上支持當(dāng)前的客戶，同時還需要優(yōu)化使用他們現(xiàn)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(nèi)的各種模式和技術(shù)，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(xiàn)了精準(zhǔn)而獨特的市場定位，能夠為需要在如此復(fù)雜多樣的環(huán)境中以低成本交付多標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(nèi)核架構(gòu)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(xiàn)在這樣紛繁復(fù)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(wǎng)，從而對移動網(wǎng)絡(luò)的容量不斷提出更高的要求。同時 GSM 等 2G 技術(shù)仍然非常流行，因此運營商在向新一代高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進軍的同時仍然必須支持向后兼容性。在目前的經(jīng)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(yīng)對技術(shù)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(yán)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(wǎng)絡(luò)部署策略的固有物理特點，智能手機的普及和通信數(shù)據(jù)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(nèi)部的微小型單元添加到現(xiàn)行的混合基站配置中，這也許會從根本上改變未來網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。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(fēng)險的領(lǐng)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(yīng)用需求，同時又能兼顧實現(xiàn)其資金和運營目標(biāo)的通用平臺。

多標(biāo)準(zhǔn)支持 — 運營商面對著雙重挑戰(zhàn)，既需要滿足采用各種技術(shù)的現(xiàn)有客戶，同時又要快速適應(yīng)用戶隨時升級使用各種新技術(shù)。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(wù)，那就是在現(xiàn)有客戶的滿意度和收益，與為實現(xiàn)技術(shù)演進發(fā)展而進行的成本投資之間實現(xiàn)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(shù)，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(shè)備的比例將不斷變化。眾多 3G 用戶又會在需要時購買 4G 設(shè)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。

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如果網(wǎng)絡(luò)或者部分網(wǎng)絡(luò)沒有 4G 信號覆蓋，那么 4G 手機將“返回”使用 3G。如果網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)配置的局面在今后很長一段時間內(nèi)都將存在。

為能順利實現(xiàn)過渡，運營商會在他們的網(wǎng)絡(luò)中持續(xù)收集各個蜂窩單元對 2G、3G 和 4G 業(yè)務(wù)的需求統(tǒng)計數(shù)據(jù)。通過遠(yuǎn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。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(fù)利用，因而這對他們而言可謂另一個至關(guān)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(xiàn)他們不僅能夠保持對現(xiàn)有 2G 服務(wù)的支持，同時還能將當(dāng)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(wù)。VAMOS（單時段中自適應(yīng)多用戶通道的語音業(yè)務(wù)）方案就是一個非常好的例證，其從本質(zhì)上使得 3G 系統(tǒng)中收發(fā)器的峰值容量實現(xiàn)了雙倍提升。

讓運營及維護盡在掌控對于當(dāng)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(yīng)對上述多標(biāo)準(zhǔn)支持帶來的挑戰(zhàn)，運營商希望能夠遠(yuǎn)程控制基站并可根據(jù)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(zhǔn)備就緒的基站能夠快速獲得重新配置以適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)在使用方面的變化。運營商不僅能顯著受惠于基站設(shè)備的重復(fù)利用，同時還能通過遠(yuǎn)程配置大幅節(jié)省勞動成本。無需更新即能重新配置的遠(yuǎn)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(yuǎn)程重配置功能。

由于具備軟件可升級性，基站目前的現(xiàn)場服務(wù)年限超過 10 年，從而顯著相應(yīng)優(yōu)化了運營商的固定資產(chǎn)投入。部署那些具有線卡可配置且標(biāo)準(zhǔn)可擴展特性的通用基站平臺不僅能夠減少技術(shù)服務(wù)及維護成本，而且還能進一步降低配件與庫存成本?，F(xiàn)場技術(shù)人員可為重要的成套設(shè)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。

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OEM 廠商的回應(yīng)
OEM 廠商面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，他們需要提供可支持各種無線標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的能力。他們必須為運營商提供可高度擴展的遠(yuǎn)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(biāo)，這是個相當(dāng)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(biāo)。