飛思卡爾小基站解決方案治理4G時代的無線網絡“城市病”

　　應對無線網絡“城市病”

　　隨著城市人口越來越多、樓房越來越密集，無線網絡也遭受著“城市病”的困擾，無線網絡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)等各種可穿戴產品不斷上市，就對無線網絡提出了更高的要求，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注，也是“兵家必爭之地”。對于其發(fā)展趨勢，普遍的觀點是：高性能異構SoC將進一步發(fā)展，每個廠商將基于現(xiàn)有架構，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，當然低功耗也是必不可少的，這種趨勢也正是為了適應無線基礎設施的發(fā)展需求。基站經歷從模擬到數字、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、布網靈活、升級維護方便、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，因為數據傳輸速率越大，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，它更多是用于熱點的覆蓋，包括大的社區(qū)、商場、辦公樓以及校園網的覆蓋。

　　為小基站而生的4核異構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、低功耗的基帶應用，并針對LTE （FDD和TDD）及WCDMA （HSPA+）城域基站應用進行了優(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絡領域的領導地位。

　　QorIQ Qonverge B3421無線基礎架構片上系統(tǒng)基于先進的SoC架構，采用28 nm工藝技術制造，集成有數字前端（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的異構形式，配備兩個基于Power Architecture?技術的雙線程64位e6501內核（帶有AltiVec SIMD引擎）、兩個基于StarCore技術的SC3900FP定點/浮點DSP內核，以及針對特定應用的加速器，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據吞吐量的同時，實現(xiàn)功耗最優(yōu)化。B3421已為在LTE和Wi-Fi下運行進行了全面優(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內部架構如圖1所示。

　　圖1 QorIQ Qonverge B3421內部架構

　　從圖1可以看到，貫穿在各核心部件中的是CoreNet，它是內部無阻塞緩存一致性交換結構，可以保持SoC中CPU、DSP、DDR3、MAPLE-B3等各核心部件數據交換暢通無阻，其每簇原始帶寬高達42.5 GB/s。很多工程師常常抱怨多核處理器特別是異構多核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層基帶軟件以及經過現(xiàn)場驗證的層1/物理層（PHY），降低了異構多核帶來的軟件開發(fā)難度。

　　B3421的嵌入式CPU內核、DSP內核、基帶加速器和DFE技術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。借助集成式DFE功能以及符合行業(yè)標準的天線接口，可實現(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，用于本地內容緩存的SATA以及以太網SGMII回程接口，QorIQ Qonverge B3421成為業(yè)內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采用多重加速技術讓其可以“極速奔馳”。

　?。?）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數據通路嵌入式處理鏈。

　?。?）采用線性化的數字前端（DFE）技術，能對波峰削減（CFR）、數字預失真（DPD）和數字上/下變頻進行加速。該技術可改進功率放大器（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（DPAA）：幫助數據包解析、分類和分發(fā)；支持調度、數據包排序和阻塞管理的隊列管理；支持硬件緩沖管理，可緩沖分配和取消分配。

　?。?）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營商共同持股的國家基站公司已經敲定，在級別上將與三大電信運營商平起平坐，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網絡建設的高潮期，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驚人。目前，僅中國移動就規(guī)劃在今年年底前建設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都是一致的：高性能、低成本、低功耗、易升級維護，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。

　　在科技產品日新月異的今天，智能產品已經將目標瞄向了孩子，“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絡，無線網絡又離不開基站。隨著移動通信網絡業(yè)務向數據化、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、大覆蓋面建設及IP化。

　　無線網絡的“城市病”如果不“醫(yī)治”，勢必會讓用戶對運營商印象大打折扣，甚至更換運營商。因此，運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，并提高服務質量，原始設備制造商開發(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標準、高級干擾消除方案、eICIC以及載波聚合還改進了頻譜效率，為人口稠密地區(qū)提供卓越的頻譜效率，不但使原始設備制造商（OEM）和運營商經得起時間的考驗，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的產業(yè)鏈中的各個環(huán)節(jié)都必須提前做好準備，就像飛思卡爾這樣。