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          串行RapidIO提升模塊化基站設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2010-03-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          蜂窩和制造對(duì)組合視頻、語音和數(shù)據(jù)等 3G 移動(dòng)服務(wù),即通常所說的“三重服務(wù)”至關(guān)重要。但是,為什么如此重要呢?
          事實(shí)上,客戶認(rèn)為價(jià)格每年必須下降 80%。為了盡可能具成本效益地提供高帶寬要求的服務(wù),服務(wù)提供商也要求吞吐量有顯著的增加――保證 10 Gbps。這就產(chǎn)生了一個(gè),如何解決降低成本和提高性能這一明顯矛盾的問題?

            將來,必將降低制造成本和設(shè)備升級(jí)成本,以滿足更嚴(yán)格的要求。然而,隨著符合標(biāo)準(zhǔn)的特定應(yīng)用系統(tǒng)元件(ASSC)的部署,模塊化也可以滿足顯著增長(zhǎng)的系統(tǒng)性能需求。結(jié)果如何呢?更高的吞吐量可以增加任何給定時(shí)隙的服務(wù)容量,從而可以降低服務(wù)的單位成本。

          具有串行緩沖器和預(yù)處理交換芯片的基站

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/157586.htm


            那么,我們?cè)鯓訉?shí)現(xiàn)模塊化呢?利用更低成本的標(biāo)準(zhǔn)元件來代替相對(duì)昂貴的基于蜂窩和 FPGA 的 ASIC 器件來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)尚有很長(zhǎng)一段路。但是,如果這些標(biāo)準(zhǔn)元件在沒有采用定制接口的條件下進(jìn)行互操作,就需要標(biāo)準(zhǔn)接口。定制設(shè)計(jì)接口是標(biāo)準(zhǔn)元件有效使用的天敵,并可阻礙制造商最大限度地利用模塊化的能力。

             是為解決嵌入式系統(tǒng)中此問題而設(shè)計(jì)的一種開放標(biāo)準(zhǔn)接口。在實(shí)現(xiàn)板上

          器件級(jí)接口標(biāo)準(zhǔn)化方面, 標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)其它支持模塊化標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充。這些其它標(biāo)準(zhǔn)包括定義模塊之間接口的系統(tǒng)級(jí)接口標(biāo)準(zhǔn) ―― 開放式基站架構(gòu)發(fā)起組織(OBSAI);競(jìng)爭(zhēng)的系統(tǒng)級(jí)接口標(biāo)準(zhǔn) ―― 通用公共無線電接口(CPRI),該標(biāo)準(zhǔn)定義了通用移動(dòng)電信系統(tǒng)(UMTS)中 RF 和控制模塊之間的接口;以及定義標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱尺寸的先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)(ATCA)??傮w來說,這些標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)和制造模塊化基站系統(tǒng)定義了關(guān)鍵的電子和機(jī)械接口。

            本文將介紹在模塊化 3G 基站設(shè)計(jì)中,兩種 ASSC 的使用如何將性能提高 20%,以及根據(jù)基站設(shè)計(jì)師的說法,與其它解決方案相比如何降低 50% ~ 75% 的材料成本(BOM)。特別是,我們描述了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 ASSC――10 Gbps 串行緩沖器,它可消除基站嚴(yán)重的吞吐量瓶頸 ―― 幀樣本比較瓶頸;同時(shí)還討論了怎樣用另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) ASSC,即預(yù)處理交換器,通過減輕數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)負(fù)載來提高系統(tǒng)性能。

            幀樣本比較瓶頸

            今天的無線基站必須多次處理同一套數(shù)據(jù)來解碼不同的信息。例如在 3G 系統(tǒng)中同樣的硬件模塊(DSP 或碼片率處理 ASIC)需要獲得 10 ms的樣本幀數(shù)據(jù)來首先執(zhí)行隨機(jī)存取通道(RACH)解碼,然后執(zhí)行數(shù)據(jù)通道(DCH),而同樣的數(shù)據(jù)都要被集群中所有的 DSP 訪問。

            然而,射頻(RF)環(huán)境的干擾會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的失真、破壞以及數(shù)據(jù)包的丟失。為此,基站必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域比較,以提高實(shí)時(shí)處理算法程序的效率,來彌補(bǔ)這些錯(cuò)誤和損失,基站需要對(duì)以前的幀樣本(n-1)和當(dāng)前的幀樣本(n)進(jìn)行對(duì)比。但是,在 3G 基站等較高數(shù)據(jù)吞吐量的系統(tǒng)中,樣本都是相當(dāng)大的,并且系統(tǒng)吞吐量會(huì)因執(zhí)行如此大的樣本比較而受到限制。

            幀樣本比較問題通常消耗寶貴的系統(tǒng)資源來實(shí)現(xiàn)所需的速度,并且限制基站系統(tǒng)以具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格支持增值服務(wù)的能力。3G、4G 及以上的下一代無線基礎(chǔ)設(shè)施需要 10 Gbps的基站數(shù)據(jù)處理速度,以使傳送到獨(dú)立終端的傳輸數(shù)目最多。

            可行但又不太理想的幾種辦法

            有限的本地存儲(chǔ)能力是瓶頸?;旧希珼SP 本地存儲(chǔ)器沒有足夠的容量在一個(gè)操作中執(zhí)行這種比較。解決這個(gè)問題的一種方法是將大數(shù)據(jù)樣本分成若干片段進(jìn)行單獨(dú)處理,然后再將這些結(jié)果整合起來。不過,這會(huì)影響基帶的吞吐量并降低性能。無論如何,這些本地存儲(chǔ)器應(yīng)該專門用于高速緩存和程序代碼。如果將它們用于另外的用途將導(dǎo)致需要更多板上其它地方的存儲(chǔ)器,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生器件和空間成本以及存儲(chǔ)器管理等問題。當(dāng)然,基站制造商可以通過增加 DSP 的數(shù)量或提高速度來部分地彌補(bǔ)性能的下降。但是,這種增量的方法并不能解決根本問題 ―― 存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)樣本并迅速將它們傳遞給 DSP 進(jìn)行處理。

            由于存儲(chǔ)容量是我們面臨的一個(gè)挑戰(zhàn),我們可以在板上增加一個(gè)本地存儲(chǔ)器作為緩沖器來饋入其它本地存儲(chǔ)器。這將使存儲(chǔ)管理變得復(fù)雜,只不過是減輕瓶頸問題的權(quán)宜之計(jì),而不能解決這個(gè)問題。

            另一種選擇是,我們可以使用復(fù)制的并行存儲(chǔ)器。然而,這將使器件和板卡空間非常昂貴,并會(huì)顯著增加 BOM。此外,由于吞吐量需求增加,電路板需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以容納更大的存儲(chǔ)器。因此,這種方案不易于進(jìn)行擴(kuò)展。


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