摘要：智能電話的廣泛普及和無處不在的3G/4G線網(wǎng)絡接入不斷推動全球無線流量的快速增長。數(shù)據(jù)流量進一步增長，而語音流量則基本持平。據(jù)預測數(shù)據(jù)顯示，今后幾年間數(shù)據(jù)流量每年的增幅將達150%，這意味著網(wǎng)絡帶寬需求每18個月就要翻一番。無線運營商希望新型芯片解決方案不僅能夠高效滿足上述增長需求，同時還要在不影響服務質量的情況下支持最新網(wǎng)絡對于帶寬的需求。

    智能電話的廣泛普及和無處不在的3G/4G無線網(wǎng)絡接入不斷推動全球無線流量的快速增長。數(shù)據(jù)流量進一步增長，而語音流量則基本持平。據(jù)預測數(shù)據(jù)顯示，今后幾年間數(shù)據(jù)流量每年的增幅將達150%，這意味著網(wǎng)絡帶寬需求每18個月就要翻一番。無線運營商希望新型芯片解決方案不僅能夠高效滿足上述增長需求，同時還要在不影響服務質量的情況下支持最新網(wǎng)絡對于帶寬的需求。

    針對基站的系統(tǒng)應用優(yōu)化

    未來的基站對處理功能的要求更高，同時還要降低功耗并縮小尺寸。不妨設想一下LTEeNodeB站需要支持的L1、L2L3 理功能。如圖1所示，L1模塊負責天線接口管理、物理通道存取和測量。L2 塊負責報頭壓縮 (RoHC)、加密、不同支持協(xié)議的分段/重組以及所需的多路復用。L3 模塊則負責處理控制和傳輸層的需求，如 IPsec 與流量管理、BTS 模塊管理、PMIPv6 以及 MIPv6 等。

    展望新一代基站的前景，片上系統(tǒng)(SoC)方案擁有毋庸置疑的重要性，因為使用分立式組件再也無法滿足LTE 乃至今后更高標準對時延與確定性的要求。即便在 SoC 界限內，設計人員也同樣面臨著實現(xiàn)最佳架構與實現(xiàn)最優(yōu)解決方案之間的權衡取舍問題。

    傳統(tǒng)多核方案與非對稱多核方案的對比

    面對日益復雜的基站需求，我們該如何進行選擇？

    傳統(tǒng)的異構多核解決方案進一步發(fā)展將有助于解決LTE乃至更高標準帶來的挑戰(zhàn)。不過這種方法的功耗和確定性性能仍是待完善的問題，同時資源爭奪問題也會造成麻煩。非對稱多核解決方案模型傾向于用少量通用處理核心來處理需要較高軟件靈活性的功能，同時用大量的硬件加速器來處理盡可能多的任務。硬件任務調度軟件可管理核心與加速器之間的任務流。這種方法通常能將功耗減半并提升效率，因為所有必需的功能塊都包含在同一SoC中。

    非對稱多核解決方案可最大限度地提高核心與加速器的利用率。相對于傳統(tǒng)多核SoC而言，非對稱多核SoC的設計工作更加復雜，不過一旦設計完成，非對稱多核SoC就會給系統(tǒng)設計提供“量身打造的”方案，以將通用處理核心的要求減輕一半。

    LSIAxxia通訊處理器非對稱多核架構示例

    以下部分以LSIAxxia通訊處理器為例，介紹可從硬件加速獲益的4個不同領域。

    ·智能分組引擎

    無線應用領域的一個主要需求就是查找分組報頭并在執(zhí)行所需的報頭修改后進行數(shù)據(jù)包路由。在非對稱多核SoC中，硬件引擎無需CPU干預就能滿足上述要求，從而將CPU核心從龐大的計算負荷中解放出來。就LSIAxxia通訊處理器而言，這些引擎支持樹形最長前綴分類、ACL（訪問控制列表），而且在完全由硬件管理表格添加/刪除/更新情況下能支持基于哈希的線速狀態(tài)協(xié)議學習。同時，可對校驗和進行檢查并對輸入流量進行CRC 檢驗的 PIC（數(shù)據(jù)包完整性檢查），也可作為該模塊的一部分在硬件中提供支持。此外，作為協(xié)議處理的一部分，統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)管理、計時器維護和動態(tài)資源分配等也都由可同時支持數(shù)百萬個通訊流的硬件進行管理。

    ·流量管理器

    由于精細粒度通訊流在高速連接設置、斷連和服務質量(QoS)方面有較高要求，因此無線網(wǎng)絡節(jié)點需要具備高級流量管理功能?；谟布牧髁抗芾砥髦С謹?shù)百萬個通訊流，可通過多級調度層級識別并管理通訊流，因此能夠很好地滿足有關需求。由于調度任務的復雜性可能非常高，因此調度程序應通過可動態(tài)調節(jié)的軟硬件結合方式支持多種不同的策略，其中包括加權輪叫(WeightedRound Robin)、加權赤字輪叫 (Weighted Deficit Round Robin)、加權公平隊列 (Weighted Fair Queuing) 等。此外，硬件還需要支持多播、隊列成形以及策略制定等功能。