圖1 單載波需求

所以，有兩種IT的基本技術(shù)可以服務(wù)于無線架構(gòu)的發(fā)展，第一是多核處理器，多核處理器可以用于通用處理器的軟件無線電技術(shù);第二，是可擴(kuò)展的云架構(gòu)，它將成為未來作為無線接入網(wǎng)的可能架構(gòu)，即無線網(wǎng)絡(luò)云。

無線基站發(fā)展趨勢要從兩個(gè)方面來看。第一，無線基站對于單個(gè)載波的發(fā)展，從第二代、第三代和第四代無線通訊各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，單個(gè)載波的處理能力將是LTE advanced 10M的2×2MIMO的20倍，需要的計(jì)算是十分驚人的。

到2015年，一個(gè)3扇區(qū)的無線基站需要4500GIPS的計(jì)算能力和120Gbps的I/O接口能力。意味著如果使用現(xiàn)有的DSP芯片大概需要300片。對于硬件或者軟件都將是個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，相當(dāng)具有挑戰(zhàn)。

多核通用處理器

從圖2中可以看到黑色的線標(biāo)示的通用處理器在單芯片的處理能力逐年增長。以IBM的Power Server多核通用處理器和先進(jìn)的DSP進(jìn)行對比，可以看出多核通用處理器的優(yōu)勢，具體如下：

較強(qiáng)的單線程處理能力

Power 7 vs. Leading DSP = ~6x

有利于降低單線程的處理時(shí)延。

較強(qiáng)的單芯片性能

Power 7 vs. Leading DSP = ~17x

有利于簡化硬件設(shè)計(jì)

較強(qiáng)的多芯片互聯(lián)能力

Power 7 x 32 sockets =》7000GFLOPS

有利于簡化軟件設(shè)計(jì)

由于通用處理器的強(qiáng)大單芯片的處理能力帶來了硬件和軟件上的簡化，同時(shí)由于在性能和功耗比上的不斷提升，多核通用處理器逐漸能和DSP媲美。除了這些特點(diǎn)以外，通用處理器也有其他的優(yōu)勢，比如使軟件開發(fā)可獨(dú)立于硬件和可提供豐富的編程環(huán)境和更大的開發(fā)者團(tuán)體等。

基于IT的軟件無線電技術(shù)

什么是基于IT的軟件無線電技術(shù)呢?軟件無線電技術(shù)提了很多年，但一直實(shí)現(xiàn)在DSP、FPGA這樣專用的硬件芯片和系統(tǒng)中，這里我們要討論的是應(yīng)用通用的多核處理器芯片，基于IT的開放架構(gòu)和平臺來支撐無線系統(tǒng)的基帶的處理部分，能讓目前軟件定義的無線電進(jìn)一步發(fā)展到理想的軟件無線電。

這樣的好處有，第一，對滿足不同的無線網(wǎng)絡(luò)需求，具有高靈活性和高可擴(kuò)展性。第二，以一種高性價(jià)比的方法來構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就是一個(gè)高信價(jià)比的平臺。第三，因?yàn)槭荌T平臺，所以增值應(yīng)用可以容易部署于邊緣。比如不同的通信系統(tǒng)可以部署在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)中。第四，為物聯(lián)網(wǎng)市場快速孵化產(chǎn)業(yè)鏈，這涉及到比如頻譜的覆蓋等等。

用這樣的想法是不是構(gòu)建的基站系統(tǒng)就沒有什么技術(shù)的挑戰(zhàn)?其實(shí)不然，在基站基帶處理中，約85%為物理層處理，我們追求在單個(gè)處理器核中，物理層的處理吞吐量是否能滿足標(biāo)準(zhǔn)的需求。其實(shí)整個(gè)無線系統(tǒng)是一個(gè)硬實(shí)時(shí)的系統(tǒng)，有采樣器在前面，要求處理器系統(tǒng)達(dá)到實(shí)時(shí)的性能，這本身就是一個(gè)挑戰(zhàn)。

通用處理器的挑戰(zhàn)包括，如何使高效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧用于支持高吞吐量的I/Q 數(shù)據(jù) (1Gbps~10Gbps)。如何控制抖動(dòng)，在多線程的環(huán)境下保證實(shí)時(shí)性能，如MAC層。如何控制抖動(dòng)，以滿足與遠(yuǎn)端射頻頭實(shí)時(shí)同步，并延時(shí)縮短。如何合理化數(shù)據(jù)隊(duì)列設(shè)計(jì)，在一個(gè)多層設(shè)計(jì)中，保證低時(shí)延，尤其在LTE advanced的4G系統(tǒng)中，對時(shí)延的要求很嚴(yán)格。如何在通用操作系統(tǒng)上支持實(shí)時(shí)性能也是我們要考慮的。

當(dāng)我們綜合所有的問題之后，搭建出的成功平臺才能真正支撐無線基站。

zhangcun