本刊記者 | 魯義軒

在基站中，通信處理器正在從單領(lǐng)域向多領(lǐng)域或多模無(wú)線電方向發(fā)展，并應(yīng)對(duì)密集處理任務(wù)帶來(lái)的多重挑戰(zhàn)。

在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)全面到來(lái)的時(shí)代，你是否有過(guò)這樣的體驗(yàn)：想用手機(jī)觀看一段在線視頻的時(shí)候常常為那不斷出現(xiàn)的黑屏緩沖而抓狂？抑或?yàn)榱讼螺d一部電影要等待超過(guò)數(shù)小時(shí)的時(shí)間？事實(shí)上，這對(duì)現(xiàn)有通信基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)很大的壓力和負(fù)擔(dān)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也正在為數(shù)據(jù)流量的激增而煩惱。據(jù)悉，思科和愛(ài)立信都預(yù)測(cè)移動(dòng)流量將呈爆炸性增長(zhǎng)，到2015年全球每月的流量將達(dá)到81exabytes，這相當(dāng)于200億張DVD的容量。

基于此，有分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)未來(lái)四年，全球僅在無(wú)線接入網(wǎng)基站方面的支出預(yù)計(jì)就將達(dá)到1970億美元。部署和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的挑戰(zhàn)使資本支出和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支不斷增加，這會(huì)降低運(yùn)營(yíng)商的投資回報(bào)率，而移動(dòng)流量的激增并沒(méi)有讓運(yùn)營(yíng)商的收入隨著線性增長(zhǎng)。

從通信基礎(chǔ)架構(gòu)的角度，LSI亞太區(qū)總經(jīng)理張衛(wèi)為上述問(wèn)題提出了頗有參考價(jià)值的建議。

網(wǎng)絡(luò)升級(jí)帶來(lái)的通信處理器新需求

《通信世界周刊》：

隨著運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模部署回傳網(wǎng)絡(luò)以支持更高速的LTE/4G服務(wù)，無(wú)線回傳市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度很快。包括通信處理器在內(nèi)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)如何應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì)，并確保高性能網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)？

張衛(wèi)：

通信處理器為設(shè)備帶來(lái)的可擴(kuò)展性和靈活性非常重要。在基站中，通信處理器解決方案正在從單領(lǐng)域向多領(lǐng)域或多模無(wú)線電方向發(fā)展，并需要支持E-UTRAN中Gbit/s數(shù)量級(jí)大流量數(shù)據(jù)的線速調(diào)度和路由轉(zhuǎn)發(fā)。其次，還要支持傳統(tǒng)TDM/ATM網(wǎng)絡(luò)向全I(xiàn)P的演進(jìn)路線，并應(yīng)實(shí)現(xiàn)同3G和2G網(wǎng)絡(luò)的互操作性。再者，用以支持無(wú)線電和網(wǎng)絡(luò)資源高效使用的可配置性也是創(chuàng)新的重要因素。使用模式會(huì)隨地點(diǎn)和時(shí)間而變化，處理器應(yīng)做出適應(yīng)性變化，以支持不同的速度和用戶數(shù)量要求，以及在單領(lǐng)域向多領(lǐng)域應(yīng)用擴(kuò)展時(shí)滿足用戶面和控制面的要求。

特別值得一提的是，新型處理器架構(gòu)不僅必須提供統(tǒng)一的軟件支持，同時(shí)還要具備高級(jí)別的通信安全性，必須提供端到端的安全性和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)，避免用戶遭到越來(lái)越多的垃圾郵件、惡意軟件、DoS和病毒攻擊。此外，深度數(shù)據(jù)包檢測(cè)（DPI）也非常重要，要讓內(nèi)置智能檢查通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)，幫助運(yùn)營(yíng)商了解IP網(wǎng)絡(luò)情況并對(duì)其實(shí)現(xiàn)高效管理。這也有助于解決可用性、延遲和質(zhì)量問(wèn)題，且有助于網(wǎng)絡(luò)覆蓋和安全性問(wèn)題的有效解決。

LSI的非對(duì)稱該解決方案集成了可編程可擴(kuò)展元件，可以幫助通信設(shè)備制造商在增長(zhǎng)潛力巨大的市場(chǎng)中不斷攻城略地，獲得更多市場(chǎng)份額。

性能與成本的平衡

《通信世界周刊》：

從處理器角度看，運(yùn)營(yíng)商如何確?；貍鱾鬏斝阅艿耐瑫r(shí)，保證基礎(chǔ)架構(gòu)成本的優(yōu)化以及原有投資的保護(hù)呢？

張衛(wèi)：

為了保證移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)，以太網(wǎng)在移動(dòng)回傳中的應(yīng)用逐步被運(yùn)營(yíng)商所接受。與傳統(tǒng)TDM網(wǎng)絡(luò)相比，以太網(wǎng)能使運(yùn)營(yíng)商每年節(jié)省75%的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。隨著移動(dòng)寬帶的推廣以及以太網(wǎng)和 IP回傳技術(shù)轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，系統(tǒng)時(shí)序正成為多路復(fù)用、交換和傳輸設(shè)備的關(guān)鍵組成部分。LSI現(xiàn)有和即將推出的通信處理器均支持同步以太網(wǎng)，這對(duì)全 IP/以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中部署的基站和其它網(wǎng)元設(shè)備的高精度頻率同步至關(guān)重要。

當(dāng)然，為了保護(hù)現(xiàn)有投資，傳輸網(wǎng)絡(luò)向運(yùn)營(yíng)級(jí)以太網(wǎng)的遷移并非一蹴而就，在相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程中現(xiàn)有2G、3G的TDM/ATM回程網(wǎng)還將繼續(xù)存在，因此單芯片上集成了傳統(tǒng)T1/E1/ATM和以太網(wǎng)接口的入門(mén)級(jí)通信處理器方案非常適用于支持多種傳輸協(xié)議的移動(dòng)回程設(shè)備。

移動(dòng)回程要想確保更好的用戶體驗(yàn)，還要具備更完善的功能，如三層路由、L1/L2/L3的OAM等。

應(yīng)對(duì)密集型處理任務(wù)的挑戰(zhàn)

《通信世界周刊》：

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的激增，產(chǎn)生了大量的計(jì)算密集型的處理任務(wù)，這對(duì)芯片處理能力是否也提出了更高的要求？

張衛(wèi)：

是的，用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬期望較高，同時(shí)平均用戶收入 (ARPU) 下降，使得移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商希望處理器芯片解決方案要實(shí)現(xiàn)具備成本效益的確定性性能，具備出色的擴(kuò)展能力，以便在有效控制成本的同時(shí)應(yīng)對(duì)不斷上升的帶寬需求，并確保不影響服務(wù)質(zhì)量。

將靈活的處理器核心與一套硬件加速引擎完美相結(jié)合的非對(duì)稱多核 SoC，非常適用于這種要求。

傳統(tǒng)（即對(duì)稱式）多核解決方案與非對(duì)稱多核解決方案都將通用多核處理器與硬件加速器結(jié)合在一起使用，其不同之處在于通用處理器和專用處理器所占的比例以及這些資源的使用方法。對(duì)稱多核解決方案采用大量相同的通用處理器內(nèi)核，其中任何處理器都能運(yùn)行任何類型的線程，而少量專用硬件加速器引擎則在通用處理器控制之下運(yùn)行。在非對(duì)稱架構(gòu)中，通用處理器的數(shù)量相對(duì)較少，并與一系列專門(mén)運(yùn)行計(jì)算強(qiáng)度較高、對(duì)時(shí)延敏感性強(qiáng)的特定任務(wù)的專用加速器引擎結(jié)合使用。此外，上述專用引擎還能夠在不占用通用處理器任何管理資源的情況下自動(dòng)運(yùn)行，執(zhí)行包括安全加密、流量管理和DPI等在內(nèi)的任務(wù)。這種方案不僅可大幅降低功耗，同時(shí)還能提高效率，因?yàn)樗斜匦璧墓δ苣K都能在同一SoC中獲得。

非對(duì)稱處理器的優(yōu)勢(shì)在于，它能將特定任務(wù)委托給負(fù)責(zé)特定功能的專用硬件加速器，同時(shí)能將通用內(nèi)核解放出來(lái)用以處理更加復(fù)雜或非特定性的工作。

處理器上的硬件加速器能夠在不同的流量情況下確保網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)確定性的性能。LSI的Axxia通信處理器即為非對(duì)稱架構(gòu)的一種卓越實(shí)現(xiàn)樣例，適用于具有更高性能和更低功耗要求的新一代移動(dòng)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。Axxia通信處理器由高性能多核PowerPC處理器聯(lián)合體和一組特定功能的硬件加速器（如智能分組包數(shù)據(jù)處理、流量管理、IPSec處理和DPI等經(jīng)過(guò)硅驗(yàn)證的IP模塊）組成，這些硬件加速器能夠在不對(duì)多核聯(lián)合體造成不必要負(fù)擔(dān)的情況下，將恰當(dāng)?shù)挠?jì)算資源投入到恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)包上，提供快速路徑處理能力。