基于飛思卡爾QorIQ Qonverge處理器 宏/微蜂窩基站帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)通信新體驗(yàn)

　　在蜂窩式移動(dòng)電話(huà)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(dá)到20千米以上，這時(shí)的基站通常是宏蜂窩（Macrocell）基站。因?yàn)樾^(qū)的覆蓋面積較大，所以在覆蓋區(qū)域內(nèi)往往存在兩種特殊的微小區(qū)域：一是電波在傳播過(guò)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(nèi)話(huà)務(wù)分布不均勻，從而形成若干業(yè)務(wù)特別繁忙的地區(qū)，稱(chēng)為“忙區(qū)”。為了解決盲區(qū)和忙區(qū)的問(wèn)題，就出現(xiàn)了微蜂窩技術(shù)，比如Metrocell、Femtocell、Picocell等。在城市、用戶(hù)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(luò)容量、提升用戶(hù)上網(wǎng)體驗(yàn)。

　　隨著全球智能上網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的大幅增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)與圖像傳送量也越來(lái)越多，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上造成了數(shù)據(jù)爆炸。在中國(guó)，自2008年廈門(mén)建成國(guó)內(nèi)首個(gè)無(wú)線(xiàn)城市以來(lái)，中國(guó)數(shù)百個(gè)國(guó)內(nèi)城市陸續(xù)建立起類(lèi)似的高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，以提高國(guó)內(nèi)城市的信息化基礎(chǔ)設(shè)施水平。但實(shí)際上，城市基站網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量的上升速度增長(zhǎng)速度更加迅猛，使得早期的宏蜂窩無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有的很多微蜂窩網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷沉重，不僅挑戰(zhàn)著宏蜂窩基站對(duì)網(wǎng)絡(luò)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(shù)，又要降低成本，并部署面向未來(lái)新的WCDMA（HSPA+）標(biāo)準(zhǔn)，就需要宏蜂窩和微蜂窩具有更強(qiáng)大的通信處理器平臺(tái)支持。

　　領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠(chǎng)商憑借多年研發(fā)實(shí)力與應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷為市場(chǎng)提供高性能、低功耗的通信處理器平臺(tái)解決方案。

　　嵌入式處理解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者飛思卡爾就是這樣的廠(chǎng)商，它提供的技術(shù)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(luò)、汽車(chē)以及消費(fèi)等市場(chǎng)應(yīng)用體驗(yàn)。在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，飛思卡爾基于同一架構(gòu)的可擴(kuò)展處理器QorIQ Qonverge系列可以滿(mǎn)足從微蜂窩到宏蜂窩基站處理器平臺(tái)的多重需求，為用戶(hù)帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)通信新體驗(yàn)。

　　QorIQ Qonverge系列

　　QorIQ Qonverge系列是飛思卡爾面向網(wǎng)絡(luò)通信推出的高度集成化的通信處理器平臺(tái)，為具有高可擴(kuò)展能力的多核異構(gòu)基站產(chǎn)品，其重要特點(diǎn)是能滿(mǎn)足從微蜂窩到宏蜂窩的多標(biāo)準(zhǔn)需求。QorIQ Qonverge處理器集成了一個(gè)或多個(gè)Power Architecture內(nèi)核、高性能可編程的StarCore DSP、MAPLE多?；鶐Ъ铀倨鳌?bào)文處理加速引擎、互聯(lián)結(jié)構(gòu)和下一個(gè)節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)。該平臺(tái)使原始設(shè)備制造商能夠不用管蜂窩大小即可對(duì)軟件進(jìn)行重新利用。客戶(hù)可以使用通用硬件、軟件架構(gòu)和工具來(lái)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(chǎng)方面，QorIQ Qonverge處理器已占市場(chǎng)的50％以上。該系列處理器下的BSC9130/31 femtocell SoC可同時(shí)支持8到16位用戶(hù)，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(shè)備還采用無(wú)縫的RFIC通信和天線(xiàn)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(tīng)。

　　在無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)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(qiáng)大支持。ip.access的E-100 Access Point面向企業(yè)市場(chǎng)，支持并發(fā)3G和LTE傳輸。電信軟硬件設(shè)備及服務(wù)商阿爾卡特朗訊推出的lightRadio Wi-Fi解決方案可以提高運(yùn)營(yíng)商無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(chǎng)，飛思卡爾QorIQ Qonverge B4860基帶處理器是第一款基于QorIQ Qonverge多模平臺(tái)的宏蜂窩片上基站產(chǎn)品，同時(shí)支持LTE、LTE-Advanced和WCDMA標(biāo)準(zhǔn)。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(nèi)核，還提供應(yīng)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(hù)同時(shí)進(jìn)行多模操作，且支持LTE、LTE Advance和WCDMA（HSPA+）標(biāo)準(zhǔn)，適用于功能豐富的微/宏載波部署的基站。該處理器專(zhuān)為高容量的都市區(qū)域設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了宏蜂窩覆蓋不足的室外覆蓋。B4420為最終用戶(hù)提供了最佳覆蓋范圍，并增加了運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線(xiàn)電規(guī)劃靈活性，為其提供了高性能，同時(shí)降低了資本和運(yùn)營(yíng)支出。

　　B4860與B4420都基于28nm處理技術(shù)，但內(nèi)部資源有所不同。

　　其中，B4860總體可編程處理性能高達(dá)14.4 GHz，集成四個(gè)e6500雙線(xiàn)程Power Architecture處理器內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)61000處理器CoreMark。六個(gè)定點(diǎn)及浮點(diǎn)SC3900FP DSP內(nèi)核可達(dá)到每秒2304億次加乘運(yùn)算（GMACS）的定點(diǎn)性能和每秒1152億次浮點(diǎn)運(yùn)算（GFLOPS）性能。配合嵌入e6500內(nèi)核的四個(gè)AlTIVec SIMD引擎，總計(jì)可達(dá)到每秒1728億次浮點(diǎn)運(yùn)算的IEEE 754浮點(diǎn)性能。功能強(qiáng)大的可編程內(nèi)核與內(nèi)置IP數(shù)據(jù)包處理和安全加速引擎的結(jié)合，提供了出色的靈活性和卓越的處理性能，并促進(jìn)了需要高效節(jié)能系統(tǒng)具備大規(guī)模處理性能的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。

　　B4860支持功能強(qiáng)大的片上系統(tǒng)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)接口系列，其中包括兩個(gè)10 Gbps XFI/XAUI以太網(wǎng)控制器、四個(gè)2.5 Gbps/1 Gbps SGMII以太網(wǎng)控制器、兩個(gè)支持5G下8通道的Serial RapidIO v2.1控制器、和一個(gè)支持5G下4通道的PCI Express Gen2控制器。另外還包括兩個(gè)DDR3/3L控制器、1.867GHz下64/72位檢錯(cuò)糾錯(cuò)、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(gè)1.6GHz的雙線(xiàn)程Power Architecture e6500處理器內(nèi)核、兩個(gè)1.2GHz的StarCore數(shù)字信號(hào)處理器（DSP） SC3900靈活矢量處理器內(nèi)核以及支持L1加速的高效基帶多加速器平臺(tái)引擎（MAPLE-B）和支持L2和傳輸處理的加速器，實(shí)現(xiàn)了性能上的飛躍。B4420可提供最多兩個(gè)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(shè)計(jì)人員可以開(kāi)發(fā)具有較高的用戶(hù)密度、低成本和低功率設(shè)計(jì)的基站。

　　B4420片上基站旨在幫助運(yùn)營(yíng)商適應(yīng)以數(shù)據(jù)為中心的4G無(wú)線(xiàn)設(shè)備的迅速采用，同時(shí)降低3G部署的相關(guān)成本。它提供了一個(gè)綜合的高性?xún)r(jià)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(xiàn)IQ樣本。高速且符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口提供面向天線(xiàn)、Wi-Fi芯片集和回程的無(wú)縫連接。

　　B4420框圖

　　引入浮點(diǎn)技術(shù)

　　飛思卡爾對(duì)面向宏蜂窩的產(chǎn)品系列不斷進(jìn)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(jìn)的浮點(diǎn)技術(shù)，推出了面向工業(yè)控制和通用市場(chǎng)的新的解決方案，這也是首批引入浮點(diǎn)運(yùn)算的B4家族成員。

　　在數(shù)據(jù)爆炸時(shí)代，基站通信處理器需要滿(mǎn)足更加密集的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理能力，超越計(jì)算密集型應(yīng)用，如雷達(dá)、醫(yī)療和媒體影像、Cloud-RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的MAC調(diào)度程序處理、視頻分析、安全、工業(yè)自動(dòng)化及測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)等，這些應(yīng)用對(duì)高精度數(shù)值計(jì)算有著極其嚴(yán)格的要求。

　　引入先進(jìn)的浮點(diǎn)運(yùn)算可以支持計(jì)算密集型任務(wù)。為此，業(yè)界性能水平最高的定點(diǎn)DSP內(nèi)核—飛思卡爾SC3900處理單元引入了浮點(diǎn)運(yùn)算。浮點(diǎn)運(yùn)算功能與QorIQ Qonverge片上系統(tǒng)集成的多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，其中包括高性能處理、安全和網(wǎng)絡(luò)處理加速引擎。

　　B4860和B4420片上系統(tǒng)的量產(chǎn)版在引入浮點(diǎn)支持的同時(shí)，保留了與現(xiàn)有SC3900內(nèi)核的二進(jìn)制代碼兼容。這樣，已經(jīng)針對(duì)這些片上系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件的客戶(hù)可享有開(kāi)發(fā)延續(xù)性。

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

　　B4860和B4420片上系統(tǒng)以及支持飛思卡爾浮點(diǎn)技術(shù)的評(píng)估板預(yù)計(jì)于2013年第三季度上市。

　　面向QorIQ Qonverge B4系列的開(kāi)發(fā)工具

　　飛思卡爾針對(duì)B4860的開(kāi)發(fā)生態(tài)合作體系包括基于Eclipse技術(shù)的CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），提供完備的多核開(kāi)發(fā)平臺(tái)。可選工具包括B4860QDS和B4420QDS開(kāi)發(fā)板、面向Power Architecture和StarCore內(nèi)核的C優(yōu)化編譯器、源代碼級(jí)多核調(diào)試器、設(shè)備和內(nèi)核軟件仿真器、優(yōu)化的設(shè)備驅(qū)動(dòng)、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(luò)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(shè)備驅(qū)動(dòng)。

　　飛思卡爾也提供了豐富的產(chǎn)品和服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)支持B4420系列，包括基于Eclipse技術(shù)、提供綜合多核開(kāi)發(fā)環(huán)境的CodeWarrior集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）。可用的工具包括QorIQ Qonverge開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（QDS）板、面向Power Architecture和StarCore架構(gòu)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(diào)試器。此外，飛思卡爾的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)提供高效的DSP和MPU操作系統(tǒng)，帶有BSP和經(jīng)過(guò)優(yōu)化的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。