基于TI KeyStone SoC的多標準無線基站實現

3　OEM廠商的回應

　　OEM廠商面臨著嚴峻的挑戰，他們需要提供可支持各種無線標準的產品才能在上述應用方面為運營商提供支持。他們需要提供可支持現有技術的基站，并擁有升級至未來標準的能力。他們必須為運營商提供可高度擴展的遠程配置解決方案，同時相關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定的目標，這是個相當艱巨的挑戰。為了獲得成功，OEM廠商需要以低成本提供基站，且其研發和支持費用又需要滿足其各自的商業目標。

　　那么，OEM廠商將如何全面實現平衡呢?為各個標準和現場配置構建專有平臺并非解決之道。像大多數企業一樣，基站廠商也有商業盈利目標，那就是限制研發和產品支持費用并從資源的優化配置中獲利。理想情況下，他們應擁有一套能從中生成多種配置以滿足不同運營商需求的基站平臺設計。由于軟件是一項重要的投資，并占據基站設計中的很大一部分，因而擁有一套軟件可移植性和可重用性的解決方案至關重要。OEM廠商需要的通用硬件平臺能以極少的重復設計支持多種無線配置，從而能夠優化研發成本、加速產品上市進程。為了應對這一挑戰，我們需要能大幅優化軟件開發及重用性的通用基站片上系統(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廠商不僅能夠設計多標準平臺，而且還能創建特定于標準的平臺。TI在此方面擁有獨特的優勢。TI功能強大的創新型KeyStone架構可為基于通用軟件/硬件平臺之上的多種器件，從而可支持各種通用的無線標準，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現運營商的多標準目標。

　　KeyStone架構多標準支持的第一步即在于TI的KeyStone架構。該KeyStone架構采用可同時提供具有定點和浮點處理能力的高級DSP內核(C66x)，從而使OEM廠商和運營商無論在現在當前的部署中還是在將來的高級天線和算法配置中都能實現差異化功能。該款擁有通用I/O接口及SoC基礎架構的內核使軟件的重復使用和移植變得簡單便捷。此平臺包含一套可優化研發工作的通用工具，而且在通過單個解決方案平臺開發多個產品時能夠顯著加快上市進程。KeyStone架構見圖1。

　　KeyStone多內核SoC架構在業界率先提供了完整的多核性能。KeyStone可為所有的處理內核、外設、協處理器和I/O接口提供非阻塞接入。部分能充分發揮多內核性能的創新功能包括：多內核導航器、TeraNet、多內核共享存儲器控制器(MSMC)和超連結。

　　4

　　圖1–-TIKeyStone多內核SoC架構：理想適用于多標準實施

　　多內核導航器—TI多內核導航器是一款基于分組的創新型管理器，能夠控制8,192個隊列且能在各種子系統之間提取連接。多內核導航器擁有可實現通信、數據傳輸以及任務管理的統一接口以及“一次性零拷貝復制”范式，能夠以更少的中斷數和更低的軟件復雜度實現更高的系統性能。

　　我們以多內核導航器的運行原理為例，多內核導航器不僅能夠進行任務調度，面且還能在無需外部管理的情況下指示下一個空閑的DSP內核讀取任務并進行處理。其可從如下幾個方面簡化軟件架構并提高基站的性能。

　　?動態資源/負載共享

　　?跨子系統通信時可減輕CPU的開銷/延遲

　　?基于硬件的任務優先級排序

　　?動態負載平衡

　　?適用于所有IP模塊(軟件、I/O和加速器)的通用通信方法

　　多內核導航器可在無需CPU干預的情況下控制數據流，從而釋放移動數據所需的CPU周期，并能將片上通信速率提高達每秒20億條消息。此外，其還能大幅簡化軟件架構，以使開發周期更短、資源利用更合理。

　　5

　　TeraNet—TeraNet采用層級交換結構，能夠在SoC內組合交付超過2Tb的數據傳輸帶寬。這從本質上確保了內核或協處理器再也不會缺少數據，并能夠交付名符其實的處理能力。由于交換結構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鍵要求。

　　多核共享存儲控制器(MSMC)–MSMC是一種可用于增強性能的獨特存儲器架構。MSMC允許內核在不使用任何TeraNet帶寬的條件下直接訪問共享存儲器。MSMC可在各內核和其他IP模塊之間對共享存儲器的存取進行判優，從而消除了存儲器爭用的情況發生。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的時延，而且還能提高速度并支持基站應用的需求。

　　超鏈接—超鏈接是一個具有50Gbps總吞吐量的互連協議，其可實現高速度的低協議層通信以及與其他KeyStone、FPGA或ASIC設備的互連互通，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廠商實現可擴展的解決方案提供了無縫路徑。

　　這一系列功能強大且高度靈活的SoC組件是設計高效率多標準基站的關鍵。鑒于2G、3G、4G系統之間存在各種復雜性，頻分復用系統對時分復用系統的挑戰性以及區域部署的多變性，若不從一個堅實的基礎開始，想要在所有的平臺上使用通用的SoC等于紙上談兵。

　　TI的加速戰略為了多標準能成功實現，第二大關鍵因素就是是否能夠通過TI的加速戰略。DSP始終是無線基站基帶處理的關鍵元素。其對信號處理的優化非常適用于無線應用領域。盡管如此，出于成本和功耗的原因，一些常規和標準定義的功能更適用于在硬件中實施。雖然這些可以在外部硬件邏輯器件中完成，但TI還是為基站制造商提供了更低成本及更低功耗的備選方案，即在基于KeyStone的SoC中集成了這些功能。自2003以來，TI一直致力于為無線基站市場提供基于DSP的集成型SoC。隨著硅芯片技術的不斷發展以及無線標準的不斷演進，公司不斷推出新生代產品，從而可為OEM廠商提供能滿足運營商需求的最具競爭優勢的解決方案。