3.5G/4G基地台時代來臨　sRIO讓互聯挑戰迎刃而解

2008-12-18

Ron Jew

隨著用戶對於行動數據服務的需求增加，電信業者必須快速地布建3.5G和4G基地台。這使得下一代基地台架構勢必要採用頻寬更高的背板連接技術，以滿足多重基頻卡(Baseband Card)資料傳輸的需求；基頻板本身也將採用更多組多核心數位訊號處理器(DSP)，以提供更強大的基頻處理能力。為配合DSP效能提升，連結多組DSP之間的介面技術在頻寬方面也必須與時俱進，而且新介面技術的布線數量(Trace Count)必須更少，才能簡化基板設計。

頻寬需求帶動無線基礎建設升級

在過去幾年間，無論是在固定和行動網路市場中，網路流量都呈現驚人的成長。對行動網路而言，隨著3G智慧型行動電話及個人數位助理(PDA)類裝置的流行，企業市場端的行動數據流量勢必將不斷增加；而在一般消費市場上，影像收看和分享、下載等應用將成為驅動數據流量不斷增加的最主要因素，將是影像收看和分享的下載需求。飛快成長的頻寬需求，將鼓勵電信服務業者在他們既有的無線設備組合上，選擇具有更強大能力的3.5G和4G基地台。

在3.5G和4G基地台架構中，為了提供更大的用戶容量與更多通訊頻寬，基頻卡上所採用的DSP數量也越來越多，同時射頻卡與基頻卡之間的背板傳輸速率也快速增加。但在板卡上所採用的元件數量增加，背板通訊頻寬成長的同時，DSP對DSP，以及板卡對板卡間的介面技術必須設法降低布線數量，否則板卡的尺寸勢必將隨設計複雜度上升而膨脹。

以sRIO克服下一代基地台挑戰

為了解決下一代基地台組態所帶來的設計挑戰，序列式RapidIO(sRIO)漸漸成為基頻卡通訊的標準協定。做為一種開放式標準，sRIO結合了可達到高頻寬高效率的封包，以及直接的點對點支援，對於支援多重DSP這類應用而言，這樣的結合是很理想的。此外，DSP、特定應用標準產品(ASSP)和現場可編程閘陣列(FPGA)供應商近來不斷強化其產品對sRIO的支援，因此sRIO已經形成一個健全的生態系統，可為下一代基地台提供高效能、具成本效益、模組化的解決方案(圖1)。

圖1　下一代基地台架構示意圖。數據封包要在DSP、處理器、FPGA、其他交換元件，或是任何其他sRIO基礎的裝置間快速及正確地依循路徑進行傳輸，中央封包交換扮演著關鍵性的角色。

對電信服務業者而言，要以具成本效益的方式，為特定的無線基礎建設做出正確網路容量規畫，以符合成長中的頻寬需求，無疑是一項巨大的挑戰。因此，最成功的基地台業者勢必將為電信服務業者提供一種易於擴充、模組化、具有共通平台的基地台架構，以推動寬頻分碼多重存取(WCDMA)、長程演進計畫(LTE)、全球微波存取互通介面(WiMAX)，和CDMA2000間的跨技術再利用，方便電信業者靈活地轉換設備的功能。

sRIO介面解決方案可滿足以上要求，包括基頻卡上各種不同DSP的互連，以及多重基頻卡間的互連。在典型的基頻架構中，通常都會採用一個 sRIO交換器做為多重DSP和其他元件間的鏈路匯集點，例如控制處理器，也有可能是FPGA。如果採用多重基頻卡架構，則這些板卡上的sRIO交換器可能會連接至另一個sRIO交換器。

目前sRIO 1.3版本的通道速度有1.25Gbit/s、2.5Gbit/s和3.125Gbit/s三種，且可支援1×和4×兩種通道組態。因此sRIO每一埠的通訊頻寬可有多種彈性組合，讓基地台業者根據系統頻寬和用戶容量目標進行選擇。在將來的sRIO 2.0版中，單一通道的速度將提升到5Gbit/s和6.25Gbit/s，以滿足未來更高的頻寬需求。

中央封包交換器讓系統擴充更容易

在基地台系統設計中，以支援sRIO的中央封包交換器(Central Packet Switches, CPS)來處理系統內部互連工作，可以讓架構更容易被重複使用。CPS若結合可進行七種不同sRIO前處理和強化工作的前處理交換器(Pre-processing Switch, PPS)，將可實現高埠數且支援1×和4×兩種通道組態的互聯系統，應用範圍涵括3G、3.5G到4G基地台(圖2)。