使用 TI KeyStone SoC 實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)無線基站

那么，OEM 廠商將如何全面實(shí)現(xiàn)平衡呢？為各個標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，那就是限制研發(fā)和產(chǎn)品支持費(fèi)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(yùn)營商需求的基站平臺設(shè)計(jì)。由于軟件是一項(xiàng)重要的投資，并占據(jù)基站設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)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(jì)多標(biāo)準(zhǔn)平臺，而且還能創(chuàng)建特定于標(biāo)準(zhǔn)的平臺。TI 在此方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢。TI 功能強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，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(shí)現(xiàn)運(yùn)營商的多標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)。

KeyStone架構(gòu)多標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)和浮點(diǎn)處理能力的高級 DSP 內(nèi)核（C66x），從而使 OEM 廠商和運(yùn)營商無論在現(xiàn)在當(dāng)前的部署中還是在將來的高級天線和算法配置中都能實(shí)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(jìn)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 –－ TI KeyStone 多內(nèi)核 SoC 架構(gòu)：理想適用于多標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(duì)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(shí)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(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)性能。

我們以多內(nèi)核導(dǎo)航器的運(yùn)行原理為例，多內(nèi)核導(dǎo)航器不僅能夠進(jìn)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(jìn)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(fù)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(fù)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(dá)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。

使用 TI KeyStone SoC 實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)無線基站 2011 年 2 月

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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(shí)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(qiáng)性能的獨(dú)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(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的解決方案提供了無縫路徑。

這一系列功能強(qiáng)大且高度靈活的 SoC 組件是設(shè)計(jì)高效率多標(biāo)準(zhǔn)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(jiān)實(shí)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。