基站论文关于面向LTE基站的SoC平台软件论文范文参考资料

基站论文关于面向LTE基站的SoC平台软件论文范文参考资料 文/ 张永军 集成电路发展了40 多年，已进入超深亚微米阶段，SoC产生于集成电路（IC）向集成系统（IS）转变的大背景下。 从广义角度讲，SoC 是一个微小型系统，如果说CPU 是大脑，那么SoC 就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。 从第一代模拟无线网络、第二代G*通信网络、第三代3G通信网络到目前商用的4G LTE通信网络，直至正在研究的5G通信网络，移动通信技术的发展异常迅猛。从G*的TCH9 . 6 K b p s 、G P R S 的1 7 1 K bps、WCDMA及TDS C D MA的384Kbps、HSDPA的14.4Mbps到目前LTE的下行100Mbps，数据的传输速率也越来越快。 数据处理能力的增强对无线基站平台提出了更高的要求，无线基站处理单板的设计也越来越复杂，逐步向多核多CPU（*处理器）、多核多DSP（数字信号处理器）的方向演进，随着芯片集成度越来越高，融合多CP U和多DSP的单芯片SoC（System on Chip，系统级芯片，也称片上系统）解决方案成为目前LTE基站设计的热点。 SoC平台软件解决方案 在融合CPU和DSP的单芯片SoC中，一般包含多个CPU和DSP核以及大量的片内外设。随着芯片硬件的复杂度提高，基站平台的软件设计与规划要求也随之提高。复杂的多核SoC系统中，如何管理多核CPU上的资源和任务调度，为多核DSP提供高效稳定的操作系统，管理庞大的DSP核阵列，有效地进行跨核乃至跨处理器间通信，对多核CP U 和D S P的复合系统进行调试和日志追踪等等，这一切都是对平台软件提出的新挑战。 基站的功能由机架上的业务子板来实现。子板上的软件一般分为驱动层、操作系统层和应用层（协议层和运维部分）。一般把驱动层和操作系统层统称为平台软件层。平台软件层负责管理硬件资源，为应用层提供资源分配、任务调度、冗错处理、文件系统接口、IP协议栈、驱动封装等服务。 因此，一切应用层的设计都基于平台软件层的架构来实现。一个功能丰富的平台软件层，可以使应用层的设计变得简单，其高可靠性又可使整个系统变得更为强壮，对整个基站性能而言至关重要。Enea面向SoC（CPU + D S P）基站设计的平台软件解决方案由四大部分组成，包括面向多核CPU的OSE（Operating System Embedded，嵌入式操作系统）操作系统、SoC上的DSP管理中间件和Enea系统级调试工具Optima。目标系统上的各个实体由Enea的分布式透明传输模块LINX连接起来。整体系统如图1所示： 平台软件主要功能 平台软件解决方案为单板之上的SoC（CPU+DSP）芯片提供了完整的软件架构、丰富的调试监测功能以及简单实用的高可靠通信IPC工具。 在CPU侧使用OSE操作系统，这是Enea针对多核CPU专门优化的操作系统，支持几乎所有类型的CPU，广泛地应用于各大通信厂商的移动台和局端通信设备之中。OSE 5 . x 独有的XMP模式既有*P模式的简单易用性，又具有AM P 模式的性能，为平台软件CPU侧的软件架构设计提供了方便。OSE的直接消息传递机制和集中式错误处理大大简化了编程工作，OSE丰富的模块，如文件系统、IP协议栈、动态加载模块、LINX 工具、R a m l o g工具、Op tima系统级调试工具，这些功能节约了开发工作时间，加快了产品化速度。 对于SoC（CPU+DSP）基站平台来说，DSP数量较多，用于物理层协议栈，甚至MAC（Media Aess Control，介质访问控制）层的业务处理，并由SoC的CPU侧进行管理。如何管理、监控和调试这样一个数量庞大的DSP核阵列非常关键，针对这一需*出的DSP管理模块可以解决这一问题。D SP管理模块主要实现五大功能：CPU侧对DSP执行文件加载启动和复位；CPU侧对DSP应用（包括进程和设备状态）监控；CPU侧对DSP Coredump事后分析管理（包括收集Coredump、上传服务器、在线分析）；为DSP提供Shell命令行的接入服务；系统级调试工具Op t i m a 从C P U侧通过LINX通路接入DSP，用于DSP上系统的实时监控。 E n e a 的分布式透明传输模块L I N X 负责S o C 中C P U 与DSP、DSP与DSP节点间的无缝通信，提供基于共享内存池的通信方式，高效且没有数据拷贝。另外，LINX支持几乎所有的物理通信介质包括共享内存、以太网、SRIO、P C I等。统一了核间、同构/ 异构处理器间乃至板间的通信接口，并提供保证链路可靠性的机制，使分布式系统间的通信犹如在同一个核内通信那么简单。因此，LINX的出现大大简化了分布式系统的程序设计。 针对整个平台软件的调试，E n e a O p t ima系统级调试工具能够提供方便。Optima调试工具以插件的形式整合到Freescale Code Warrior或TI CCS环境中，与JTAG代码级调试结合使用。Optima工具主要通过以太网与目标系统相连，只要目标系统中的实体有LINX链路，那么通过PC侧的Optima工具就可以看到整个分布式系统的拓扑图。Optima可以查看C P U 或者D S P上操作系统的进程状态、内存和堆的详细分配情况、CP U使用率、系统Coredump，进行基于GDB的在线调试，实时查看系统和用户的日志等，为查看系统瓶颈、代码优化等提供便捷。 LTE基站应用案例 当今基站的发展愈发显示出多样性。除了常规基站外，Pico或小型基站也越来越多地被主流通信设备厂商采用在3G、4G局端设备中，因此Enea面向基站的平台软件方案对当前基站设计具备参考意义。这一基站平台解决方案广泛地应用于爱立信、华为、诺西、阿朗、普天、大唐等大型通信设备公司的设备中。 B4860是Freescale针对LTE中型基站的SoC芯片，片内包含4个PowerPC CPU核以及6个SC3900 DSP核，集成以太网、SRIO、MAPLE算法加速器等大量外设。MAPL E 2 L T E物理层协处理器可完整地自动处理PD S C H 和P U S CH信道流程，最多可支持三个20M的LTE小区。在Enea针对这个SoC芯片的平台软件方案中，CPU侧运行OSE硬实时操作系统以及DSP管理模块，CPU和DSP之间使用LINX基于共享内存池的方式进行通信，通过PC侧的Optima工具进行整个系统的监控与调试。 按照一般基站B B U的软件设计，物理层协议栈运行于DSP上，MAC及以上协议栈运行于CPU之上，因此在B4860这样的芯片整体软件架构中，每两个DSP核为一组，负责一个小区，每个核分别处理上行和下行数据，共六个DSP核对应三个LTE小区，可提供实时的调度性能以满足物理层对实时性的需要，同时基于共享内存池的LINX交互模块提供DSP与DSP、CPU与D S P 间的高效无缝通信。C P U 核上的M A C 层及高层协议栈中对性能敏感的部分，运行于EneaOSE上，为其提供实时的性能保证，使之符合L T E 1ms限制的调度要求。对于实时性要求不高的部分，则可直接运行于MCP上的Linux上，例如运维等部分。 基站主要类别 宏基站：容量大，需要机房，可靠性较好，维护方便，一个站覆盖几十公里。 小基站：主要是补热或者补盲之用。体积小，不需要机房，安装方便，维护起来不太方便。包括Femtocell（用于家庭等室内场所）、Picocell（用于企业办公楼等场所）、Metrocell及Microcell（皆用于大都市公共场所或农村地区）四大类。 射频拉远：将基站单个扇区的射频部分用光纤拉到一定距离之外发射的设备，光纤拉远的基带部分安放在原基站，可