基于飞思卡尔QorIQ Qonverge处理器宏/微蜂窝基站带来网络通信新体验

2013-08-19 10:30:34来源: EEWORLD 关键字:基站  飞思卡尔  网络通信

    在蜂窝式移动电话的建网早期,蜂窝小区的覆盖半径通常较大,一般在1~2.5千米左右,有的甚至达到20千米以上,这时的基站通常是宏蜂窝(Macrocell)基站。因为小区的覆盖面积较大,所以在覆盖区域内往往存在两种特殊的微小区域:一是电波在传播过程中遇到障碍物而引起的阴影区域,叫做“盲区”;另一种是由于小区内话务分布不均匀,从而形成若干业务特别繁忙的地区,称为“忙区”。为了解决盲区和忙区的问题,就出现了微蜂窝技术,比如Metrocell、Femtocell、Picocell等。在城市、用户集中的小区以及繁华的街区,这些微蜂窝基站可以有效增加网络容量、提升用户上网体验。

    随着全球智能上网设备数量的大幅增长,数据与图像传送量也越来越多,在移动网络上造成了数据爆炸。在中国,自2008年厦门建成国内首个无线城市以来,中国数百个国内城市陆续建立起类似的高速无线网络覆盖,以提高国内城市的信息化基础设施水平。但实际上,城市基站网络数据吞吐量的上升速度增长速度更加迅猛,使得早期的宏蜂窝无线网络和现有的很多微蜂窝网络负荷沉重,不仅挑战着宏蜂窝基站对网络带宽的支持能力和数据吞吐能力,也使得微蜂窝基站如Metrocell、Femtocell等基站的需求量不断上升。因此,即要支持LTE、LTE Advanced技术,又要降低成本,并部署面向未来新的WCDMA(HSPA+)标准,就需要宏蜂窝和微蜂窝具有更强大的通信处理器平台支持。

    领先的半导体厂商凭借多年研发实力与应用实践经验,不断为市场提供高性能、低功耗的通信处理器平台解决方案。

    嵌入式处理解决方案的全球领导者飞思卡尔就是这样的厂商,它提供的技术从微处理器、微控制器到传感器、模拟集成电路和高速互连等,持续提升工业、网络、汽车以及消费等市场应用体验。在网络通信领域,飞思卡尔基于同一架构的可扩展处理器QorIQ Qonverge系列可以满足从微蜂窝到宏蜂窝基站处理器平台的多重需求,为用户带来网络通信新体验。

QorIQ Qonverge系列

    QorIQ Qonverge系列是飞思卡尔面向网络通信推出的高度集成化的通信处理器平台,为具有高可扩展能力的多核异构基站产品,其重要特点是能满足从微蜂窝到宏蜂窝的多标准需求。QorIQ Qonverge处理器集成了一个或多个Power Architecture内核、高性能可编程的StarCore DSP、MAPLE多模基带加速器、报文处理加速引擎、互联结构和下一个节点处理技术。该平台使原始设备制造商能够不用管蜂窝大小即可对软件进行重新利用。客户可以使用通用硬件、软件架构和工具来最大程度地减少资本支出,并能从加快面市的综合性解决方案中获益。

面向微蜂窝基站的QorIQ Qonverge处理器

    在微蜂窝基站市场方面,QorIQ Qonverge处理器已占市场的50%以上。该系列处理器下的BSC9130/31 femtocell SoC可同时支持8到16位用户,是首批面市的QorIQ Qonverge处理器产品之一。该处理器支持一系列空中接口,包括LTE (FDD/TDD)、WCDMA (UMTS, HSPA+)、WiMAX和CDMA。该设备还采用无缝的RFIC通信和天线接口,不需要额外的芯片(如FPGA),从而节约了板空间并降低了成本。此外,超集成式BSC913x系列还支持GPS同步和2G /WCDMA/LTE侦听。

    在无线基础设施提供商ip.access推出的微蜂窝基站中,QorIQ Qonverge PSC9132处理器为其提供了强大支持。ip.access的E-100 Access Point面向企业市场,支持并发3G和LTE传输。电信软硬件设备及服务商阿尔卡特朗讯推出的lightRadio Wi-Fi解决方案可以提高运营商无线网络容量、效率及覆盖率,该lightRadio同样采用了QorIQ Qonverge处理器。

面向宏蜂窝基站的QorIQ Qonverge处理器

    面向宏蜂窝基站市场,飞思卡尔QorIQ Qonverge B4860基带处理器是第一款基于QorIQ Qonverge多模平台的宏蜂窝片上基站产品,同时支持LTE、LTE-Advanced和WCDMA标准。B4860单芯片解决方案与QorIQ Qonverge微蜂窝产品兼容,不仅有高效、高性能的内核,还提供应用特定的加速器以及最佳功率/成本比。

    B4420基带处理器是QorIQ Qonverge家族的新成员,可提供较高的吞吐量,允许最多256位用户同时进行多模操作,且支持LTE、LTE Advance和WCDMA(HSPA+)标准,适用于功能丰富的微/宏载波部署的基站。该处理器专为高容量的都市区域设计,增强了宏蜂窝覆盖不足的室外覆盖。B4420为最终用户提供了最佳覆盖范围,并增加了运营商的无线电规划灵活性,为其提供了高性能,同时降低了资本和运营支出。

    B4860与B4420都基于28nm处理技术,但内部资源有所不同。

    其中,B4860总体可编程处理性能高达14.4 GHz,集成四个e6500双线程Power Architecture处理器内核,实现61000处理器CoreMark。六个定点及浮点SC3900FP DSP内核可达到每秒2304亿次加乘运算(GMACS)的定点性能和每秒1152亿次浮点运算(GFLOPS)性能。配合嵌入e6500内核的四个AltiVec SIMD引擎,总计可达到每秒1728亿次浮点运算的IEEE 754浮点性能。功能强大的可编程内核与内置IP数据包处理和安全加速引擎的结合,提供了出色的灵活性和卓越的处理性能,并促进了需要高效节能系统具备大规模处理性能的应用开发。

    B4860支持功能强大的片上系统计算资源。B4860片上系统集成了面向多用途片上系统的高速标准接口系列,其中包括两个10 Gbps XFI/XAUI以太网控制器、四个2.5 Gbps/1 Gbps SGMII以太网控制器、两个支持5G下8通道的Serial RapidIO v2.1控制器、和一个支持5G下4通道的PCI Express Gen2控制器。另外还包括两个DDR3/3L控制器、1.867GHz下64/72位检错纠错、NAND/NOR闪存控制器、I2C、SPI、SDHC、USB和UART接口。

B4860框图

    B4420器件则集成了两个1.6GHz的双线程Power Architecture e6500处理器内核、两个1.2GHz的StarCore数字信号处理器(DSP) SC3900灵活矢量处理器内核以及支持L1加速的高效基带多加速器平台引擎(MAPLE-B)和支持L2和传输处理的加速器,实现了性能上的飞跃。B4420可提供最多两个20MHz的LTE扇区、600Mbps的吞吐量和具有最佳功率/成本比的中继支持,使设计人员可以开发具有较高的用户密度、低成本和低功率设计的基站。

    B4420片上基站旨在帮助运营商适应以数据为中心的4G无线设备的迅速采用,同时降低3G部署的相关成本。它提供了一个综合的高性价比的处理解决方案,支持L1传输基带处理,从回程IP数据包到天线IQ样本。高速且符合行业标准的接口提供面向天线、Wi-Fi芯片集和回程的无缝连接。

B4420框图

引入浮点技术

    飞思卡尔对面向宏蜂窝的产品系列不断进行性能提升。日前,飞思卡尔又在其B4产品B4860和B4420系列中添加了先进的浮点技术,推出了面向工业控制和通用市场的新的解决方案,这也是首批引入浮点运算的B4家族成员。

    在数据爆炸时代,基站通信处理器需要满足更加密集的数据计算和处理能力,超越计算密集型应用,如雷达、医疗和媒体影像、Cloud-RAN网络架构中的MAC调度程序处理、视频分析、安全、工业自动化及测试测量系统等,这些应用对高精度数值计算有着极其严格的要求。

    引入先进的浮点运算可以支持计算密集型任务。为此,业界性能水平最高的定点DSP内核—飞思卡尔SC3900处理单元引入了浮点运算。浮点运算功能与QorIQ Qonverge片上系统集成的多项先进技术实现互补,其中包括高性能处理、安全和网络处理加速引擎。

    B4860和B4420片上系统的量产版在引入浮点支持的同时,保留了与现有SC3900内核的二进制代码兼容。这样,已经针对这些片上系统开发软件的客户可享有开发延续性。

    与许多其他的异构多核架构不同,B4家族提供完备的缓存一致系统,使本地缓存存储的共享资源保持数据一致性,这种数据一致性不仅体现在内核集群中的L1和共享L2缓存之间,还体现在不同类型的内核集群和外部接口之间,无需软件干预。这一性能的提升简化了多核编程,大大加快了产品上市时间。

    B4860和B4420片上系统以及支持飞思卡尔浮点技术的评估板预计于2013年第三季度上市。

面向QorIQ Qonverge B4系列的开发工具

    飞思卡尔针对B4860的开发生态合作体系包括基于Eclipse技术的CodeWarrior集成开发环境(IDE),提供完备的多核开发平台。可选工具包括B4860QDS和B4420QDS开发板、面向Power Architecture和StarCore内核的C优化编译器、源代码级多核调试器、设备和内核软件仿真器、优化的设备驱动、Linux® SDK以及用于配置和程序/数据跟踪的软件分析工具。此外,飞思卡尔及其合作伙伴网络还提供配备BSP和SDK的MPU及DSP高效操作系统,其中包含优化的设备驱动。

    飞思卡尔也提供了丰富的产品和服务生态系统来支持B4420系列,包括基于Eclipse技术、提供综合多核开发环境的CodeWarrior集成开发环境(IDE)。可用的工具包括QorIQ Qonverge开发系统(QDS)板、面向Power Architecture和StarCore架构的C-optimizing编译器,以及可洞悉源代码执行情况的分析器和调试器。此外,飞思卡尔的合作伙伴网络提供高效的DSP和MPU操作系统,带有BSP和经过优化的设备驱动程序。

 


关键字:基站  飞思卡尔  网络通信

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2013/0819/article_11757.html
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