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采用LSI网络解决方案实现WCDMA RNC HSPA用户平面加速

作者:LSI公司时间:2010-03-02来源:电子产品世界收藏

  提供了丰富的软件开发环境,包括确保周期精度的仿真器,可用作功能调试和应用性能分析。此外,仿真器工具还能用来确定不同硬件资源的利用。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/106448.htm

  将CPU从RLC分段/级联任务中释放出来

  根据所需可靠性的不同,RLC可分为三种不同的工作模式。我们在本文中只讨论RLC确认模式(AM)。RLCAM模式通过自动重复请求(ARQ)协议来提供可靠的通信。

  在下行方向上,发送器执行SDU的分段和级联任务。RLCSDUs可映射至RLCPDUs,发送并置于重传队列中。在不同条件下,发送器可生成状态报告并反馈给对等RLC。状态报告可作为独立的RLCPDU发送,如果有足够的填充码的话,它也可附带在数据PDU末端上。

  在上行方向上,RLCAM实体从MAC层接收RLCPDUs。解码后提取RLC报头,并用于SDUs的重组。所有状态和控制PDU都经过处理,且相关信息将被发送至RLC发送端。发送端将根据接收到的状态PDU检查重传缓冲器。此外,RLC报头中的信息也可用于生成状态PDUs。

  在CPU资源库中,RLC层的SDU与RLCPDU分段/级联会消耗大部分CPU资源。由于分段/级联以及重组能以高数据速率在所有RLC通道上执行,因此可将CPU从上述工作中释放出来,从而显著节约CPU资源。图4显示了RLC发送器的不同组件以及加速引擎和CPU集之间的分区。我们的目标就是将CPU从高带宽工作中释放出来。

  在该设计方案中,RLC状态管理和控制仍由CPU资源库处理。对状态PDU进行处理,并将一系列命令重传给减负引擎(offloadengine)。

  例如,在发送器中断言RLCPDUPOLL位将导致RLC对等对状态PDU进行传输。状态PDU由RNCCPU资源库处理,随后加速引擎将接到指令,将RLCPDU从重传队列中释放出来,或向对等RLC重传PDU。

  如图5所示,RLCSDU缓冲器将被保存在加速引擎中。由于CPU资源库不接收SDU,因而可通过SDU的减负、分类以及缓冲节约大量CPU资源。

  流量控制是RLC协议的另一项功能。该功能使RLC接收器能够控制传输RLCPDU的对等的速率。流量控制逻辑在CPU资源库中实施,停止或恢复RLC通道的命令由该逻辑提交至加速引擎。

  RLC分段/级联以及重组减负的性能分析

  为了演示APP650网络处理器作为RLC加速引擎的功能并分析其系统性能,我们设计并实施了概念验证原型。在原型设计中,传输进来的RLCSDU可在APP650网络处理器中实现缓冲。在每一个传输时间间隔(TTI),对所有缓冲的SDU都进行分段和级联,并将RLCPDU传输至千兆以太网端口。随后,将RLCPDU回路返回至APP650网络处理器,并经过重组进程将SDU传回至测试设备。图5显示了测试配置情况。

  最多可创建30,000个RLC连接,并可针对不同的SDU大小测量可持续吞吐量。可在在所有RLC连接上完成分段/级联以及重组。在所有实验中,均采用两个SDU突发长度进行定期突发。突发的时间间隔与TTI一致。在所有实验中,可将RLCPDU大小均设为100字节。

  表1显示了SDU大小为142至442字节情况下的30,000个RLC通道的RLCSDU总吞吐量。请注意,无论SDU多大,所有30,000个通道的吞吐量均约为700Mb/s。这种决定性是通用处理器架构所无法实现的。对于30,000个连接而言,吞吐量受传输RLCPDU的千兆以太网接口带宽的限制,而与APP650的处理能力无关。预配置的RLC连接的数量不会影响吞吐量,这是因为所有RLC配置数据均保存在分类树中(查询延迟取决于模式大小,而非分类树中项目的数量),并且与RLC连接相关的所有状态均保存在状态引擎内部存储器中。

  APP650仿真器可用于提供资源利用信息(表2)。结果显示了高RLC通道数情况下且总吞吐量达700Mb/s时的APP650上下文利用率。首处理(firstpass)和次处理(secondpass)上下文利用率分别为51%和10%,从而表明即便在此类极高的速率情况下,APP650网络处理器仍有进一步提高功能的足够空间。

  结论

  随着峰值数据速率不断提高,依靠一系列CPU内核来进行用户平面处理的现有RNC平台已经不能满足流量工作负载提高的要求了。现有RNC平台的问题在于,用户平面处理(大多为数据处理)的性质不适用于通用CPU架构。无线用户平面处理要求对周期资源占用较高的功能进行优化,如RLC分段/级联和重组等。

  本文介绍了一种可加速现有RNC 用户平面协议栈的方案,即让APP650网络处理器来完成RLC分段/级联和重组的工作。本文讨论了APP650架构的众多优势,如高效处理数据包的确定性等。仿真与原型设计表明,APP650网络处理器可为30KRLC通道提供高达700Mb/s的总吞吐量。对于高度灵活的RLC而言,我们能实现超过200Mb/s的单RLC通道峰值速率。

  简言之,可将APP650网络处理器用作用户平面加速器,以解决当前RNC系统所面临的用户平面峰值和总速率等难题。

WCDMA文章专题:WCDMA是什么意思



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关键词: LSI WCDMA RNC HSPA

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