如何滿足3.5G 和 4G 基站中Serial Rapid

用戶需求帶動移動數(shù)據(jù)流量持續(xù)增長，迫切需要轉(zhuǎn)向部署3.5G 和4G基站。新一代基站架構(gòu)要求為其多個基帶卡配置高帶寬的背板。而且，基帶卡需要一簇多核數(shù)字信號處理器(DSP) 來提供更高的基帶處理能力。為了配合DSP性能的增加，在最大限度地減少布線以簡化電路板的同時，需要高帶寬來互連多個DSP。IDT不斷增加的中央數(shù)據(jù)包交換器(CPS)系列產(chǎn)品支持Serial Rapid IO(sRIO)，可提供最豐富的端口和鏈接組合，以方便模塊化基站架構(gòu)的擴展。

需求推動無線基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)

過去幾年中，無論是固定還是移動接入市場，互聯(lián)網(wǎng)流量都顯示出巨大而迅速的增長勢頭。在移動接入市場，3G智能手機和PDA類設(shè)備近期的增長需求將持續(xù)帶動企業(yè)級市場的無線數(shù)據(jù)流量的增長。在普通用戶市場，預(yù)測未來數(shù)據(jù)流量的增長將會是觀看和分享的視頻下載。為了便于客戶在尋找更豐富媒體體驗的同時，能夠更快地接入網(wǎng)絡(luò)、縮短下載時間，業(yè)務(wù)提供商將會在他們現(xiàn)有的無線基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)中引入功能更為強大的3.5G和4G基站。

在3.5G和4G基站架構(gòu)中，不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸速率和用戶提高單位基站能力的要求推動著無線卡和基帶卡之間的背板速度不斷提升。這種全面的帶寬增加，也逐漸增加了基帶卡標(biāo)準(zhǔn)集群配置中更多DSP間的互連。

滿足新一代基站的sRIO需求

為了在適應(yīng)系統(tǒng)帶寬增加的同時最大限度地減少布線，以限制板卡尺寸，sRIO已經(jīng)成為基帶卡架構(gòu)選擇的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。作為一個開放標(biāo)準(zhǔn)，sRIO結(jié)合了高帶寬效率的低開銷包和直觀的點對點支持。這種結(jié)合是在基帶應(yīng)用中支持多個DSP的理想方式。

提供sRIO接口的DSP、特定應(yīng)用信號處理器(ASSP)和FPGA產(chǎn)品的不斷增加，形成了一個高性能且具成本效益高、模塊化解決方案的新一代基站的健康生態(tài)系統(tǒng)。使用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，例如sRIO，為基站架構(gòu)設(shè)計師帶來了靈活性。

圖1：新一代基站架構(gòu)。

對于任何一個無線基礎(chǔ)設(shè)施，通過以經(jīng)濟有效的方式為系統(tǒng)現(xiàn)場部署恰當(dāng)?shù)膸挘瑏頋M足日益增長的用戶帶寬需求，是業(yè)務(wù)提供商面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。最成功的基站廠商會為供應(yīng)商提供一個易于擴展、模塊化的公共平臺基站架構(gòu)，來促進(jìn)跨多種技術(shù)的重復(fù)使用，例如WCDMA、LTE、WiMAX 和CDMA2000。

基站架構(gòu)的可擴展性、模塊化和重復(fù)使用性等同于需要一個靈活的sRIO互連解決方案，可以改變基帶卡和多個基帶卡間DSP的數(shù)目。一個典型的基帶架構(gòu)包括作為多個DSP和其他單元之間集合點的一個sRIO交換器，如一個控制處理器，或者是幾個FPGA。如果有多個基帶卡，則它們可以連接另一個交換器，或是sRIO。目前sRIO1.3版支持在1.25G、2.5G 和3.125G通道速率下每端口從1x至4x的通道配置。根據(jù)系統(tǒng)帶寬和針對任何給定基站架構(gòu)的用戶容量，在不同通道速率下1x至4x通道端口的組合差別很大。1.25G、2.5G 和3.125G通道速率下1x至4x通道的通用應(yīng)用，最終將過渡到由sRIO 2.0版支持的每通道5G 和6.25G的速度。

圖2：滿足高1x端口數(shù)需要的第一代中央包交換器。

采用sRIO化的CPS便于架構(gòu)的重復(fù)使用。sRIO交換器的CPS系列代表了最廣泛的端口和鏈接互連組合，可以應(yīng)用于現(xiàn)有任何從標(biāo)準(zhǔn)3G架構(gòu)到3.5G乃至4G。CPS系列結(jié)合了預(yù)處理交換器(PPS)系列，包括7種不同的sRIO預(yù)處理和強化交換器，支持從1x至4x通道配置的8至40個端口。CPS系列是功耗最低、采用最小的封裝(19x19mm)的sRIO轉(zhuǎn)換器(CPS-8)，而且具有很高的帶寬、可擴展的10端口4x通道解決方案(CPS-10Q)。10端口4x通道配置有助于設(shè)計師或架構(gòu)師使用2個CPS-10Q擴展到全部16端口4x通道。

sRIO交換器的CPS系列

CPS系列板卡擁有一系列獨特的特性和功能，是理想的sRIO互連解決方案。在CPS和PPS系列中，采用了增強的四通道串行解串器(SerDes)，有助于設(shè)計師高度靈活地為其應(yīng)用匹配恰當(dāng)數(shù)目的1x至4x通道。每個增強的四通道都可用于實現(xiàn)一個4x端口或4個1x端口，支持一個四通道內(nèi)任意兩個通道速率。另一個有用功能是每一個端口都有包跟蹤功能。

包跟蹤功能有助于偵聽用戶自定義目標(biāo)端口的數(shù)據(jù)流，有利于內(nèi)部和現(xiàn)場診斷。利用跟蹤功能識別的包可根據(jù)用戶要求生成鏡像、過濾或刪除。此外，CPS系列通過最小的sRIO交換器封裝(19x19mm)實現(xiàn)了最低的功耗和眼圖信號特性。CPS系列和PPS系列還兼容標(biāo)準(zhǔn)的19x19mm和27x27mm封裝引腳排列，更易于在架構(gòu)改變時更換器件。

為了便于評估和開發(fā)，CPS系列提供了由幾個軟件開發(fā)工具支持的ATCA和 microTCA硬件平臺。CPS 和PPS系列包括器件存取驅(qū)動程序、圖形用戶界面(GUI)和應(yīng)用編程接口(API)。

除了預(yù)處理和增強的交換器，IDT還為無線基礎(chǔ)設(shè)施市場提供了緩沖器和協(xié)議轉(zhuǎn)換解決方案。IDT率先推出了sRIO存儲緩沖器，以及可實現(xiàn)sRIO到通用公共無線接口(CPRI)的轉(zhuǎn)換以及從時域多路復(fù)用(TDM)到CPRI協(xié)議轉(zhuǎn)換的內(nèi)部功能互連(FIC)器件。只有IDT提供從基帶到無線卡的端到端sRIO ASSP。

圖3：滿足高4x端口數(shù)需要的第二代CPS。

本文小結(jié)

由于多媒體互聯(lián)網(wǎng)接入率的增長，不斷增加的PDA和智能手機移動設(shè)備迅速推動著移動數(shù)據(jù)流量的增長。數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長要求部署能夠滿足帶寬增加需求的新一代基站。為此，新一代基站需要通過sRIO連接的多內(nèi)核DSP組提高基帶處理能力。