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瞄准未来IP网络,分析高性能路由器设计挑战

上网时间:20066
文章来源:电子工程专辑
作者:刘伊苑


随着无线基础设施向更高性能的3G及以上系统发展,服务提供商、基站供应商都面临需求增长的巨大挑战。前者以扩大用户群为目标,扩展对现有和新兴市场覆盖率(2G2.5G)的同时,也为了能够在提供更高数据带宽服务的3G+市场占据一席之地而努力。支持多种技术和标准、降低资本支出与销售额比例都成为缩减整体花费的关键因素。与此同时,基站供应商也以更低的单项开发和研发成本为目标,基于标准开发、利用较少的硬件或者通过软件增值来获得相对便宜的模块基站平台;除此之外,甚至还接受商业芯片和来自第三方的硬件模块(基带和射频卡)

无线的未来:以十分之一的成本提供10倍的带宽

关注于核心网络、无线网络控制器、基站这三大领域的IDT公司,日前在业界首款用于DSP集群的预处理交换(PPS, Pre-processing Switch)芯片新品发布会上,向大家描绘出当前无线基础设施的未来趋势:基站必须能够处理更多通道,而且每个基站都要支持更多的用户,同时达到显著降低成本的目的,甚至能够以十分之一的成本提供10倍的带宽。


Beane淘汰双端口存储器,通过预处理卸载DSP低价值任务

以十分之一的成本提供10倍的带宽? 这绝对是一个让基站供应商、服务提供商在目前从专有到标准的交换互连转变时期获得双赢的必要条件之一,可价格昂贵的基站芯片(尤其基带模块部分)让供应商望而却步——系统越来越复杂,设计过程中需要处理的运算和增强计算也趋于繁杂。那么,芯片提供商如何能够提供针对特定应用市场、且基于标准的低成本产品?IDT公司将设计关键锁定在DSP基群,在接受《国际电子商情》专访时,他们表示:一般来说,核心网络、无线网络控制器(RNC)以及基站都会依赖DSP集群,从而可以满足关键处理需求,包括高速、低速的数据速率变换,传输与控制,QoS以及灵活的构架。同时,还必须考虑到各种行业标准所带来的挑战。

所以,随着业界从专有协议转移到开放标准,IDT认为,基站芯片供应商需要逐步缩小ASIC工程设计团队规模,技术成本因此会呈指数增长,越来越多的公司会推出基于标准的交换和互连产品,并逐渐因此而获益。

预处理,将DSP/CRP“低价值任务卸载

IDT流量控制管理部高级产品经理Bill Beane表示:基础设施的架构目标包括贯穿标准和应用的重复使用,以及特别支持嵌入式处理应用中的对等通信。针对前一个架构目标,IDT向《国际电子商情》介绍了使交换结构允许板卡架构和元件选择的前瞻性认证”——预处理交换,PreProcessing Switch。这是IDT最新开发,可为板级、分发及加速无线基础设施应用中嵌入处理器和DSP集群之间的数据处理能力而优化的产品,为下一代DSP串行接口而优化,基于串行RapidIO(sRIO)。据介绍,预处理交换芯片提供为基站、RNC和媒体网关增强DSP资源效能的解决方案,可提高固定数量DSP的处理能力,并获得更多的DSP能力来执行更先进的运算。


IDT是率先推出预处理交换芯片的厂商

我们知道,基站的基带模块采用的传统解决方案是采用FPGAASIC普通交换芯片,同时增加DSP的计算周期,并依靠双端口存储器来实现参照数据处理和分布能力。IDT向我们介绍了采用预处理交换芯片的下一代解决方案——将双端口存储器淘汰,把传统数据处理执行与交换结构集成,通过提供DSP低端处理的卸载定制功能提高了效率,也因此减少或清除了对FPGA/ASIC的需求。

也就是说,预处理,可以看成是“DSP/CRP卸载引擎,通过一个单独的、嵌入了CPRI/sRIO转换的预处理交换芯片,在DSP处理数据之前,将DSP/CRP“低价值重复的任务卸载下来,使DSP能够更好的完成重要处理任务。这些从DSP“卸载下来的功能包括:内部信息包和内部采样处理、集成的DMA能力和多输入资源的求和信息包能力。Beane介绍道:具体来说,IDT提供给用户的选择包括对准采样长度、信息包内的采样重新排序、升序转换(MSB/LSB)、混合或分解信息包、多个信息包求和、组播信息包、把采样发送到存储器中各自的具体位置(DMA)。用户当然可以根据自己的需求来选择可能卸载的操作。这些选择均由软件实现,在不同应用中采取相应软件配置。

从流量控制思路开始,与DSP厂商保持合作

Bill Beane领导进行产品定义和开发的IDT流量控制管理部(FCM)于两年前提出这个设计思路。 流量控制管理,正是协助数据流在电子系统内接入/队列调度,以及在电子子系统内对数据流进行策略管理、整形、调度和发送。

FCM团队认为,卸载价值低的处理可使DSP集中在更高价值的运算,这将有助于客户以相同或更低的成本提供比竞争对手更高的专有价值。同时,DSP集群也能够支持更多的通道或用户,降低特定容量的总体功耗。经过两年研发、测试,IDT日前正式向业界推出这款专为无线基带处理应用设计的预处理交换芯片,目前已进入AMC掩饰/调试设置阶段。提供无线基站半导体解决方案的德州仪器(TI)对这样的设计表现出浓厚兴趣,一直与IDT合作开发,其TC16482 DSP则已配合IDTPPS芯片进入调试阶段。TI参与此合作项目的开发者表示:通过PPSIDT和我们共同的客户能够将DSP集群的重要功能有效发挥,尤其对于无线基站的处理应用。”Beane也称:我们的PPS预处理交换芯片可用于多种基站类型,包括CDMA2000WCDMA以及在中国发展迅速的TD-SCDMA。之所以与TI保持合作,我们可以基于广泛应用的TI DSP芯片,将PPS预处理过程的效果达到最佳。

通过卸载简单的数据处理任务,DSP效能最大限度的发挥出来。据介绍,IDT此次发布的预处理交换芯片可对40sRIO链接进行配置,以支持22sRIO 1x宽的端口或10sRIO 4x宽的端口,或者4x1x的组合端。每个端口均可进行1.25Gb2.5Gb3.125Gb传输速度,以及短距离(芯片到芯片)或长距离(底板)传输距离的独立编程。这种处理方式可扩展,有助于满足广泛的无线和非无线应用需求,每个端口的速率、宽度和广度都可进行独立配置。

IDT中国区总经理黄黎明介绍,IDT目前已提供PPS芯片样品,并将在7月推出贴装在兼容 ATCA评估板上的预处理交换芯片,今年11月进行生产,采用符合RoHS指令的BGA-676封装。值得一提的是,IDT是第一家提供完整绿色封装的厂商。从绿色封装初期,IDT就提供不仅仅只是无铅产品或符合RoHS的产品,而是同时符合WEEERoHS和无铅标准。该公司曾在2004年底宣布,生产的通信器件99%都采用了完全无铅绿色环保封装。对于71日即将来临的RoHS指令生效日,IDT表现出与其它厂商与众不同的自信,并表示将来会对这些绿色环保封装产品进行不断优化。

 

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