飛思卡爾小基站解決方案治理4G時代的無線網(wǎng)絡(luò)“城市病”

　　應(yīng)對無線網(wǎng)絡(luò)“城市病”

　　隨著城市人口越來越多、樓房越來越密集，無線網(wǎng)絡(luò)也遭受著“城市病”的困擾，無線網(wǎng)絡(luò)速率在人口密集地區(qū)一直不如人意。加上4G的迅速普及以及智能手環(huán)等各種可穿戴產(chǎn)品不斷上市，就對無線網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，也直接給基站帶來壓力。

　　作為基站的“大腦”，通信處理器一直備受關(guān)注，也是“兵家必爭之地”。對于其發(fā)展趨勢，普遍的觀點(diǎn)是：高性能異構(gòu)SoC將進(jìn)一步發(fā)展，每個廠商將基于現(xiàn)有架構(gòu)，配置性能更高的核，并且會采用多核DSP+多核CPU或者多核DSP+多核ARM。此外，還會集成更多的模擬部分，當(dāng)然低功耗也是必不可少的，這種趨勢也正是為了適應(yīng)無線基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展需求。基站經(jīng)歷從模擬到數(shù)字、從窄帶到寬帶的發(fā)展歷程，每4~5年就更新一代，但其發(fā)展方向一直沒有改變，都是向高性能、高可靠、布網(wǎng)靈活、升級維護(hù)方便、節(jié)省全生命周期成本的方向發(fā)展。目前為了解決覆蓋和容量問題，小基站如雨后春筍一般的迅速發(fā)展，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸速率越大，無線覆蓋就越受到挑戰(zhàn)，小基站也就更合適。需要指出的是，小基站不是只指四代，而是針對大規(guī)模的4G、3G以及GSM的支持上，它更多是用于熱點(diǎn)的覆蓋，包括大的社區(qū)、商場、辦公樓以及校園網(wǎng)的覆蓋。

　　為小基站而生的4核異構(gòu)SoC

　　飛思卡爾三年前推出業(yè)界首款面向各種基站的多模無線基站處理器系列，便引領(lǐng)片上基站市場。飛思卡爾城域小區(qū)解決方案面向高帶寬、低功耗的基帶應(yīng)用，并針對LTE (FDD和TDD)及WCDMA (HSPA+)城域基站應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。今年2月推出的QorIQ Qonverge B3421 SoC面向快速增長的城市板塊，鞏固了飛思卡爾在無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

　　QorIQ Qonverge B3421無線基礎(chǔ)架構(gòu)片上系統(tǒng)基于先進(jìn)的SoC架構(gòu)，采用28 nm工藝技術(shù)制造，集成有數(shù)字前端(DFE)，是一款高性能基帶解決方案，適用于對功耗、尺寸和成本要求較為嚴(yán)格的小型小區(qū)部署。該器件就是采用雙核DSP+雙核CPU的異構(gòu)形式，配備兩個基于Power Architecture®技術(shù)的雙線程64位e6501內(nèi)核(帶有AltiVec SIMD引擎)、兩個基于StarCore技術(shù)的SC3900FP定點(diǎn)/浮點(diǎn)DSP內(nèi)核，以及針對特定應(yīng)用的加速器，具有卓越的處理性能，可在上行鏈路和下行鏈路都保持高數(shù)據(jù)吞吐量的同時，實(shí)現(xiàn)功耗最優(yōu)化。B3421已為在LTE和Wi-Fi下運(yùn)行進(jìn)行了全面優(yōu)化，適合采用FDD-LTE、TDD-LTE和LTE-Advanced協(xié)議的企業(yè)微微小區(qū)、戶外微微小區(qū)和城域小區(qū)等小型小區(qū)基站。B3421內(nèi)部架構(gòu)如圖1所示。

　　
圖1 QorIQ Qonverge B3421內(nèi)部架構(gòu)

　　從圖1可以看到，貫穿在各核心部件中的是CoreNet，它是內(nèi)部無阻塞緩存一致性交換結(jié)構(gòu)，可以保持SoC中CPU、DSP、DDR3、MAPLE-B3等各核心部件數(shù)據(jù)交換暢通無阻，其每簇原始帶寬高達(dá)42.5 GB/s。很多工程師常常抱怨多核處理器特別是異構(gòu)多核SoC給他們的編程帶來很多不便，難度太大。CoreNet配上可加快產(chǎn)品上市并優(yōu)化性能的商業(yè)級VortiQa 第1層基帶軟件以及經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證的層1/物理層(PHY)，降低了異構(gòu)多核帶來的軟件開發(fā)難度。

　　B3421的嵌入式CPU內(nèi)核、DSP內(nèi)核、基帶加速器和DFE技術(shù)形成了一個片上系統(tǒng)解決方案，可處理從前端到回程的基站處理任務(wù)。借助集成式DFE功能以及符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的天線接口，可實(shí)現(xiàn)RFIC的無縫對接以及RF陣列的優(yōu)化。外加可滿足低功耗需求的以太網(wǎng)供電(PoE)，可支持各種天線方案的JESD204B、JESD207和 CPRI接口，用于連接Wi-Fi芯片組的PCI Express，用于本地內(nèi)容緩存的SATA以及以太網(wǎng)SGMII回程接口，QorIQ Qonverge B3421成為業(yè)內(nèi)集成度最高的城域小區(qū)基站SoC。

　　多重加速

　　作為基站處理器，即使是用于小基站，對于速度的追求也是不能含糊的。B3421采用多重加速技術(shù)讓其可以“極速奔馳”。

　　(1)面向基帶的多加速器平臺引擎(MAPLE-B)支持LTE和LTE-Advanced (符合3GPP Release 11)，包含針對以下功能的加速：支持解速率匹配和HARQ合并的Turbo解碼器，支持速率匹配的Turbo編碼器，Viterbi解碼器，F(xiàn)FT/DFT，基于MMSE的MiMO均衡器，支持IRC、SIC、PIC和矩陣求逆加速; LTE PDSCH和PUSCH數(shù)據(jù)通路嵌入式處理鏈。

　　(2)采用線性化的數(shù)字前端(DFE)技術(shù)，能對波峰削減(CFR)、數(shù)字預(yù)失真(DPD)和數(shù)字上/下變頻進(jìn)行加速。該技術(shù)可改進(jìn)功率放大器(PA)效率，并顯著降低基站的功耗和成本，可幫助運(yùn)營商增加容量并在用戶密集地區(qū)增加覆蓋。

　　(3)配備通路加速架構(gòu)(DPAA)：幫助數(shù)據(jù)包解析、分類和分發(fā);支持調(diào)度、數(shù)據(jù)包排序和阻塞管理的隊(duì)列管理;支持硬件緩沖管理，可緩沖分配和取消分配。

　　(4)面向加密/解密的安全引擎，包含針對以下功能的加速：IPsec、DLTS/CAPWAP、SNOW-3G、Kasumi、ZUC、DES/3DES、AES、MD5、SHA-1/2、HMAC。

　　4G的誘惑

　　今年，在中國通信行業(yè)最具影響力的事件莫過于一個由三大電信運(yùn)營商共同持股的國家基站公司已經(jīng)敲定，在級別上將與三大電信運(yùn)營商平起平坐，這無疑會充滿博弈和暗戰(zhàn)。第一階段，將把三大運(yùn)營商的新建基站、鐵塔、管道都承攬下來，鑒于未來3年中國正處于4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的高潮期，即使第一階段只裝入新建基站，國家基站公司的體量也相當(dāng)驚人。目前，僅中國移動就規(guī)劃在今年年底前建設(shè)50萬個4G基站。不管是宏基站、云RAN這樣的大基站，還是城域基站、微微蜂窩基站這樣的小基站，相信對于通信處理器的選擇目標(biāo)都是一致的：高性能、低成本、低功耗、易升級維護(hù)，飛思卡爾面向各種基站的多模無線基站處理器系列是明智的選擇。

　　在科技產(chǎn)品日新月異的今天，智能產(chǎn)品已經(jīng)將目標(biāo)瞄向了孩子，“從娃娃抓起”絕對不是空話，嬰兒及兒童佩戴的智能手環(huán)已經(jīng)逐步上市，并且功能越來越多，從心率監(jiān)測到通話功能，從GPS定位到自動報警，而這些五花八門的功能都離不開無線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)又離不開基站。隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)化、分組化方向發(fā)展，移動通信基站的發(fā)展趨勢也必然是寬帶化、大覆蓋面建設(shè)及IP化。

　　無線網(wǎng)絡(luò)的“城市病”如果不“醫(yī)治”，勢必會讓用戶對運(yùn)營商印象大打折扣，甚至更換運(yùn)營商。因此，運(yùn)營商越來越期望城域小區(qū)基站能為人口稠密的城市地區(qū)和大型企業(yè)提供全方位的覆蓋，并提高服務(wù)質(zhì)量，原始設(shè)備制造商開發(fā)活動也因而大幅增加。飛思卡爾B3421 SoC具備卓越的性能和集成特性，可同時支持最多256個用戶，高級4×4 MiMO算法和最高Release 11版本的3GPP標(biāo)準(zhǔn)、高級干擾消除方案、eICIC以及載波聚合還改進(jìn)了頻譜效率，為人口稠密地區(qū)提供卓越的頻譜效率，不但使原始設(shè)備制造商(OEM)和運(yùn)營商經(jīng)得起時間的考驗(yàn)，還可在低功耗的情況下保持高性能，滿足城域小區(qū)市場的需求。

　　ABI咨詢公司的報告指出，室外小型基站將保持125%的年同比增長，到今年其市場價值預(yù)計為36億美元。相信隨著4G的發(fā)展以及今后5G的到來，小基站的市場價值將不可估量，而包括通信處理器在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈中的各個環(huán)節(jié)都必須提前做好準(zhǔn)備，就像飛思卡爾這樣。