擘畫行動網路新藍圖 高效能/可擴充通訊平台扮要角

全球行動通訊產業在2009年底擁有超過四十億用戶,營收超過7,000億美元。行動通訊設備大廠易利信(Ericsson)預估無線連結的數量,到了2020年將達到500億美元。儘管全球經濟景氣仍不被看好,但對行動通訊產業的衝擊微乎其微。
市場預測整體行動通訊產業將持續成長,這對所有無線服務業者而言是個大好的消息。不過,有一點必須注意:雖然市場預估會有強勁的成長,卻僅限於行動數據領域。而此領域的成長,主要歸因於已開發的市場在語音與簡訊服務(SMS)趨於飽和,因而導致成長力道趨緩。  

在投入大筆升級行動基礎建設投資之前,業者務必分析其技術趨勢,進而研判如何有效地運用投入的資源及何種處理器能滿足未來成長需求。此外,新處理器架構必須提供單一的軟體支援,同時要確保更強的通訊安全機制。  

艾薩(LSI)針對先進通訊處理器架構擬出一個革命性的藍圖,可協助設備製造商與服務供應商克服未來行動網路的各種挑戰。因此,艾薩的解決方案會結合一個擁有成熟技術且可編程、可擴充特性的通訊處理器,並將協助通訊業者在規模預估達8,500億美元的市場中提升占有率。  

處理器效能左右市場動向  

帶動通訊產業成長的兩股主要動力為行動服務和行動寬頻。而從兩項決定因素來分析其行動應用中的基礎處理器或中央處理器(CPU),便可看出相關的發展趨勢。其中一項因素是以應用需求為基礎的CPU核心效能;而另一項因素則是核心或執行緒的數量。將這兩個因素進行橫向和直向對比即能看出幾個處理器市場的潛在趨勢。圖1顯示每核心效能和各種裝置所需的核心數量,而圖中各種應用的交叉區,充分符合目前觀察到的現象。

圖1 各種網路應用

此外,有些應用會受限於CPU,而且需要更多CPU運算效能。受限於CPU的應用較傾向於單純的控制面應用,例如xGSN控制卡。然而,其他應用則受到執行緒的影響,每個處理器需要更多的執行緒。因此,受限於執行緒的裝置通常為傳統的資料面應用,例如無線網路控制器(Radio Network Controller, RNC)中的傳輸卡。  

此外,圖1也顯示一系列同時需要核心效能和核心數量的應用,它們是滿足市場需求的關鍵。例如,為了滿足行動寬頻的需求,RNC使用者應用須要考量的因素包括合適的用戶密度組合、每個處理器需要四至八個核心,以及用戶的尖峰傳輸量(CPU效能超過1.5GHz),因此未來的通訊處理器必須是多核處理器和效能強勁的CPU核心之最佳組合。

重新規畫網路基礎建設確保安全性  

行動通訊市場需要多核心處理器來因應消費市場的趨勢。然而,目前的多核心解決方案都只專注於某些領域而已,而且無法提供足夠的效能與彈性,因此無法應付未來的通訊需求。從圖2可看出,現今的通訊處理器功能主要以控制層面或資料層面為主,因此無法有效地滿足消費者在行動服務與資料密集型應用的需求。

圖2 目前多核心解決方案的問題

目前行動通訊產業面臨的另一項挑戰是「安全」問題。雖然前一世代的手機以非同步 傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode, ATM)在私人網路上傳送資料。不過,現今的行動通訊趨勢已開始運用未受保護和公共的全IP網路(All-IP-based Network)進行傳輸。因此,設備製造商與服務供應商必須研發能確保顧客隱私的新方法。此外,矽元件設計業者亦須在設計中整合安全引擎,進而保護顧客在公共網路上傳送的資料。  

創新解決方案引領目光  

艾薩運用自身在網路領域的廣泛知識,克服行動通訊產業所面臨的諸多挑戰。首先,艾薩的藍圖將結合各種備受肯定的高效能運算核心。此方案採用以標準指令集架構(Instruction Set Architecture, ISA)為基礎的處理器核心,協助設備製造商能運用業界標準開發各種工具。這些核心能與眾多業界廣泛採用的軟體相容,並可建立對稱式多重處理(Symmetric Multiprocessing, SMP)架構,進一步支援可攜式軟體架構的開發。再者,艾薩的解決方案將採用Virtual Pipeline系統單晶片(SoC)架構,這是一個針對跨處理器和處理器內部通訊的超高效率訊息傳遞架構。  

Virtual Pipeline架構為新一代網路應用提供關鍵的決定性行為。要符合服務水準協議(Service Level Agreements, SLA)則需要可決定性的效能,其中不論任何封包尺寸、系統負載或通訊協定等,網路業者皆能預測網路節點的整體系統效能。最後,處理器的可擴充性可協助設備製造商將艾薩的解決方案建置在各種網路應用中。圖3顯示艾薩多核心解決方案的主要優勢,而圖4則顯示艾薩多核心處理器如何因應未來的產業趨勢。

圖3 艾薩解決方案的關鍵功能

圖4 艾薩針對網路應用的多核心方案

除此之外,非對稱式多核心架構不僅能處理資料與控制面的作業,也可以讓艾薩推出各種解決方案,提供閘道器分流和同時需要多核心和每核心高效能功能的企業級路由器。因此,結合所有關鍵次元件所產生的綜效,可協助設備製造商與服務供應商在快速發展的行動通訊市場中搶得先機。  

行動服務仰賴更穩定可靠的建設  

在分析通訊產業後,可以觀察到行動通訊的消費者正在延伸現今網路的傳統資料與控制層面功能。因此,設備製造商與服務供應商必須開發與安裝更穩定且可靠的基礎建設,藉此提供各種行動服務,讓用戶無限地使用線上內容。可惜的是,目前矽元件解決方案無法協助網路業者達到降低成本的未來需求,以及達成甚至超越各項效能的目標。然而,艾薩提供結合成熟的核心、創新的Virtual Pipelines及可擴充式平台的解決方案,在通訊市場持續演進的過程中,將可協助業者簡化轉移過程。  

(本文作者依序為艾薩多核心產品線總監、業務行銷副總裁)

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