基于飛思卡爾QorIQ Qonverge處理器 宏/微蜂窩基站帶來網(wǎng)絡通信新體驗

　　在蜂窩式移動電話的建網(wǎng)早期，蜂窩小區(qū)的覆蓋半徑通常較大，一般在1~2.5千米左右，有的甚至達到20千米以上，這時的基站通常是宏蜂窩（Macrocell）基站。因為小區(qū)的覆蓋面積較大，所以在覆蓋區(qū)域內往往存在兩種特殊的微小區(qū)域：一是電波在傳播過程中遇到障礙物而引起的陰影區(qū)域，叫做“盲區(qū)”；另一種是由于小區(qū)內話務分布不均勻，從而形成若干業(yè)務特別繁忙的地區(qū)，稱為“忙區(qū)”。為了解決盲區(qū)和忙區(qū)的問題，就出現(xiàn)了微蜂窩技術，比如Metrocell、Femtocell、Picocell等。在城市、用戶集中的小區(qū)以及繁華的街區(qū)，這些微蜂窩基站可以有效增加網(wǎng)絡容量、提升用戶上網(wǎng)體驗。

　　隨著全球智能上網(wǎng)設備數(shù)量的大幅增長，數(shù)據(jù)與圖像傳送量也越來越多，在移動網(wǎng)絡上造成了數(shù)據(jù)爆炸。在中國，自2008年廈門建成國內首個無線城市以來，中國數(shù)百個國內城市陸續(xù)建立起類似的高速無線網(wǎng)絡覆蓋，以提高國內城市的信息化基礎設施水平。但實際上，城市基站網(wǎng)絡數(shù)據(jù)吞吐量的上升速度增長速度更加迅猛，使得早期的宏蜂窩無線網(wǎng)絡和現(xiàn)有的很多微蜂窩網(wǎng)絡負荷沉重，不僅挑戰(zhàn)著宏蜂窩基站對網(wǎng)絡帶寬的支持能力和數(shù)據(jù)吞吐能力，也使得微蜂窩基站如Metrocell、Femtocell等基站的需求量不斷上升。因此，即要支持LTE、LTE Advanced技術，又要降低成本，并部署面向未來新的WCDMA（HSPA+）標準，就需要宏蜂窩和微蜂窩具有更強大的通信處理器平臺支持。

　　領先的半導體廠商憑借多年研發(fā)實力與應用實踐經(jīng)驗，不斷為市場提供高性能、低功耗的通信處理器平臺解決方案。

　　嵌入式處理解決方案的全球領導者飛思卡爾就是這樣的廠商，它提供的技術從微處理器、微控制器到傳感器、模擬集成電路和高速互連等，持續(xù)提升工業(yè)、網(wǎng)絡、汽車以及消費等市場應用體驗。在網(wǎng)絡通信領域，飛思卡爾基于同一架構的可擴展處理器QorIQ Qonverge系列可以滿足從微蜂窩到宏蜂窩基站處理器平臺的多重需求，為用戶帶來網(wǎng)絡通信新體驗。

　　QorIQ Qonverge系列

　　QorIQ Qonverge系列是飛思卡爾面向網(wǎng)絡通信推出的高度集成化的通信處理器平臺，為具有高可擴展能力的多核異構基站產(chǎn)品，其重要特點是能滿足從微蜂窩到宏蜂窩的多標準需求。QorIQ Qonverge處理器集成了一個或多個Power Architecture內核、高性能可編程的StarCore DSP、MAPLE多?；鶐Ъ铀倨?、報文處理加速引擎、互聯(lián)結構和下一個節(jié)點處理技術。該平臺使原始設備制造商能夠不用管蜂窩大小即可對軟件進行重新利用?？蛻艨梢允褂猛ㄓ糜布?、軟件架構和工具來最大程度地減少資本支出，并能從加快面市的綜合性解決方案中獲益。

　　面向微蜂窩基站的QorIQ Qonverge處理器

　　在微蜂窩基站市場方面，QorIQ Qonverge處理器已占市場的50％以上。該系列處理器下的BSC9130/31 femtocell SoC可同時支持8到16位用戶，是首批面市的QorIQ Qonverge處理器產(chǎn)品之一。該處理器支持一系列空中接口，包括LTE （FDD/TDD）、WCDMA （UMTS， HSPA+）、WiMAX和CDMA。該設備還采用無縫的RFIC通信和天線接口，不需要額外的芯片（如FPGA），從而節(jié)約了板空間并降低了成本。此外，超集成式BSC913x系列還支持GPS同步和2G /WCDMA/LTE偵聽。

　　在無線基礎設施提供商ip.access推出的微蜂窩基站中，QorIQ Qonverge PSC9132處理器為其提供了強大支持。ip.access的E-100 Access Point面向企業(yè)市場，支持并發(fā)3G和LTE傳輸。電信軟硬件設備及服務商阿爾卡特朗訊推出的lightRadio Wi-Fi解決方案可以提高運營商無線網(wǎng)絡容量、效率及覆蓋率，該lightRadio同樣采用了QorIQ Qonverge處理器。

　　面向宏蜂窩基站的QorIQ Qonverge處理器

　　面向宏蜂窩基站市場，飛思卡爾QorIQ Qonverge B4860基帶處理器是第一款基于QorIQ Qonverge多模平臺的宏蜂窩片上基站產(chǎn)品，同時支持LTE、LTE-Advanced和WCDMA標準。B4860單芯片解決方案與QorIQ Qonverge微蜂窩產(chǎn)品兼容，不僅有高效、高性能的內核，還提供應用特定的加速器以及最佳功率/成本比。

　　B4420基帶處理器是QorIQ Qonverge家族的新成員，可提供較高的吞吐量，允許最多256位用戶同時進行多模操作，且支持LTE、LTE Advance和WCDMA（HSPA+）標準，適用于功能豐富的微/宏載波部署的基站。該處理器專為高容量的都市區(qū)域設計，增強了宏蜂窩覆蓋不足的室外覆蓋。B4420為最終用戶提供了最佳覆蓋范圍，并增加了運營商的無線電規(guī)劃靈活性，為其提供了高性能，同時降低了資本和運營支出。

　　B4860與B4420都基于28nm處理技術，但內部資源有所不同。

　　其中，B4860總體可編程處理性能高達14.4 GHz，集成四個e6500雙線程Power Architecture處理器內核，實現(xiàn)61000處理器CoreMark。六個定點及浮點SC3900FP DSP內核可達到每秒2304億次加乘運算（GMACS）的定點性能和每秒1152億次浮點運算（GFLOPS）性能。配合嵌入e6500內核的四個AlTIVec SIMD引擎，總計可達到每秒1728億次浮點運算的IEEE 754浮點性能。功能強大的可編程內核與內置IP數(shù)據(jù)包處理和安全加速引擎的結合，提供了出色的靈活性和卓越的處理性能，并促進了需要高效節(jié)能系統(tǒng)具備大規(guī)模處理性能的應用開發(fā)。

　　B4860支持功能強大的片上系統(tǒng)計算資源。B4860片上系統(tǒng)集成了面向多用途片上系統(tǒng)的高速標準接口系列，其中包括兩個10 Gbps XFI/XAUI以太網(wǎng)控制器、四個2.5 Gbps/1 Gbps SGMII以太網(wǎng)控制器、兩個支持5G下8通道的Serial RapidIO v2.1控制器、和一個支持5G下4通道的PCI Express Gen2控制器。另外還包括兩個DDR3/3L控制器、1.867GHz下64/72位檢錯糾錯、NAND/NOR閃存控制器、I2C、SPI、SDHC、USB和UART接口。

　　B4860框圖

　　B4420器件則集成了兩個1.6GHz的雙線程Power Architecture e6500處理器內核、兩個1.2GHz的StarCore數(shù)字信號處理器（DSP） SC3900靈活矢量處理器內核以及支持L1加速的高效基帶多加速器平臺引擎（MAPLE-B）和支持L2和傳輸處理的加速器，實現(xiàn)了性能上的飛躍。B4420可提供最多兩個20MHz的LTE扇區(qū)、600Mbps的吞吐量和具有最佳功率/成本比的中繼支持，使設計人員可以開發(fā)具有較高的用戶密度、低成本和低功率設計的基站。

　　B4420片上基站旨在幫助運營商適應以數(shù)據(jù)為中心的4G無線設備的迅速采用，同時降低3G部署的相關成本。它提供了一個綜合的高性價比的處理解決方案，支持L1傳輸基帶處理，從回程IP數(shù)據(jù)包到天線IQ樣本。高速且符合行業(yè)標準的接口提供面向天線、Wi-Fi芯片集和回程的無縫連接。

　　B4420框圖

　　引入浮點技術

　　飛思卡爾對面向宏蜂窩的產(chǎn)品系列不斷進行性能提升。日前，飛思卡爾又在其B4產(chǎn)品B4860和B4420系列中添加了先進的浮點技術，推出了面向工業(yè)控制和通用市場的新的解決方案，這也是首批引入浮點運算的B4家族成員。

　　在數(shù)據(jù)爆炸時代，基站通信處理器需要滿足更加密集的數(shù)據(jù)計算和處理能力，超越計算密集型應用，如雷達、醫(yī)療和媒體影像、Cloud-RAN網(wǎng)絡架構中的MAC調度程序處理、視頻分析、安全、工業(yè)自動化及測試測量系統(tǒng)等，這些應用對高精度數(shù)值計算有著極其嚴格的要求。

　　引入先進的浮點運算可以支持計算密集型任務。為此，業(yè)界性能水平最高的定點DSP內核—飛思卡爾SC3900處理單元引入了浮點運算。浮點運算功能與QorIQ Qonverge片上系統(tǒng)集成的多項先進技術實現(xiàn)互補，其中包括高性能處理、安全和網(wǎng)絡處理加速引擎。

　　B4860和B4420片上系統(tǒng)的量產(chǎn)版在引入浮點支持的同時，保留了與現(xiàn)有SC3900內核的二進制代碼兼容。這樣，已經(jīng)針對這些片上系統(tǒng)開發(fā)軟件的客戶可享有開發(fā)延續(xù)性。

　　與許多其他的異構多核架構不同，B4家族提供完備的緩存一致系統(tǒng)，使本地緩存存儲的共享資源保持數(shù)據(jù)一致性，這種數(shù)據(jù)一致性不僅體現(xiàn)在內核集群中的L1和共享L2緩存之間，還體現(xiàn)在不同類型的內核集群和外部接口之間，無需軟件干預。這一性能的提升簡化了多核編程，大大加快了產(chǎn)品上市時間。

　　B4860和B4420片上系統(tǒng)以及支持飛思卡爾浮點技術的評估板預計于2013年第三季度上市。

　　面向QorIQ Qonverge B4系列的開發(fā)工具

　　飛思卡爾針對B4860的開發(fā)生態(tài)合作體系包括基于Eclipse技術的CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境（IDE），提供完備的多核開發(fā)平臺?？蛇x工具包括B4860QDS和B4420QDS開發(fā)板、面向Power Architecture和StarCore內核的C優(yōu)化編譯器、源代碼級多核調試器、設備和內核軟件仿真器、優(yōu)化的設備驅動、Linux® SDK以及用于配置和程序/數(shù)據(jù)跟蹤的軟件分析工具。此外，飛思卡爾及其合作伙伴網(wǎng)絡還提供配備BSP和SDK的MPU及DSP高效操作系統(tǒng)，其中包含優(yōu)化的設備驅動。

　　飛思卡爾也提供了豐富的產(chǎn)品和服務生態(tài)系統(tǒng)來支持B4420系列，包括基于Eclipse技術、提供綜合多核開發(fā)環(huán)境的CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境（IDE）?？捎玫墓ぞ甙≦orIQ Qonverge開發(fā)系統(tǒng)（QDS）板、面向Power Architecture和StarCore架構的C-opTImizing編譯器，以及可洞悉源代碼執(zhí)行情況的分析器和調試器。此外，飛思卡爾的合作伙伴網(wǎng)絡提供高效的DSP和MPU操作系統(tǒng)，帶有BSP和經(jīng)過優(yōu)化的設備驅動程序。