采用LSI網(wǎng)絡(luò)解決方案實(shí)現(xiàn)WCDMA RNC HSPA用戶平面加速

　　LSI提供了豐富的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括確保周期精度的仿真器，可用作功能調(diào)試和應(yīng)用性能分析。此外，仿真器工具還能用來(lái)確定不同硬件資源的利用。

　　將CPU從RLC分段/級(jí)聯(lián)任務(wù)中釋放出來(lái)

　　根據(jù)所需可靠性的不同，RLC可分為三種不同的工作模式。我們?cè)诒疚闹兄挥懻揜LC確認(rèn)模式(AM)。RLCAM模式通過(guò)自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(ARQ)協(xié)議來(lái)提供可靠的通信。

　　在RNC下行方向上，發(fā)送器執(zhí)行SDU的分段和級(jí)聯(lián)任務(wù)。RLCSDUs可映射至RLCPDUs，發(fā)送并置于重傳隊(duì)列中。在不同條件下，發(fā)送器可生成狀態(tài)報(bào)告并反饋給對(duì)等RLC。狀態(tài)報(bào)告可作為獨(dú)立的RLCPDU發(fā)送，如果有足夠的填充碼的話，它也可附帶在數(shù)據(jù)PDU末端上。

　　在RNC上行方向上，RLCAM實(shí)體從MAC層接收RLCPDUs。解碼后提取RLC報(bào)頭，并用于SDUs的重組。所有狀態(tài)和控制PDU都經(jīng)過(guò)處理，且相關(guān)信息將被發(fā)送至RLC發(fā)送端。發(fā)送端將根據(jù)接收到的狀態(tài)PDU檢查重傳緩沖器。此外，RLC報(bào)頭中的信息也可用于生成狀態(tài)PDUs。

　　在CPU資源庫(kù)中，RLC層的SDU與RLCPDU分段/級(jí)聯(lián)會(huì)消耗大部分CPU資源。由于分段/級(jí)聯(lián)以及重組能以高數(shù)據(jù)速率在所有RLC通道上執(zhí)行，因此可將CPU從上述工作中釋放出來(lái)，從而顯著節(jié)約CPU資源。圖4顯示了RLC發(fā)送器的不同組件以及加速引擎和CPU集之間的分區(qū)。我們的目標(biāo)就是將CPU從高帶寬工作中釋放出來(lái)。

　　在該設(shè)計(jì)方案中，RLC狀態(tài)管理和控制仍由CPU資源庫(kù)處理。對(duì)狀態(tài)PDU進(jìn)行處理，并將一系列命令重傳給減負(fù)引擎(offloadengine)。

　　例如，在RNC發(fā)送器中斷言RLCPDUPOLL位將導(dǎo)致RLC對(duì)等對(duì)狀態(tài)PDU進(jìn)行傳輸。狀態(tài)PDU由RNCCPU資源庫(kù)處理，隨后加速引擎將接到指令，將RLCPDU從重傳隊(duì)列中釋放出來(lái)，或向?qū)Φ萊LC重傳PDU。

　　如圖5所示，RLCSDU緩沖器將被保存在加速引擎中。由于CPU資源庫(kù)不接收SDU，因而可通過(guò)SDU的減負(fù)、分類以及緩沖節(jié)約大量CPU資源。

　　流量控制是RLC協(xié)議的另一項(xiàng)功能。該功能使RLC接收器能夠控制傳輸RLCPDU的對(duì)等的速率。流量控制邏輯在CPU資源庫(kù)中實(shí)施，停止或恢復(fù)RLC通道的命令由該邏輯提交至加速引擎。

　　RLC分段/級(jí)聯(lián)以及重組減負(fù)的性能分析

　　為了演示APP650網(wǎng)絡(luò)處理器作為RLC加速引擎的功能并分析其系統(tǒng)性能，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)施了概念驗(yàn)證原型。在原型設(shè)計(jì)中，傳輸進(jìn)來(lái)的RLCSDU可在APP650網(wǎng)絡(luò)處理器中實(shí)現(xiàn)緩沖。在每一個(gè)傳輸時(shí)間間隔(TTI)，對(duì)所有緩沖的SDU都進(jìn)行分段和級(jí)聯(lián)，并將RLCPDU傳輸至千兆以太網(wǎng)端口。隨后，將RLCPDU回路返回至APP650網(wǎng)絡(luò)處理器，并經(jīng)過(guò)重組進(jìn)程將SDU傳回至測(cè)試設(shè)備。圖5顯示了測(cè)試配置情況。

　　最多可創(chuàng)建30,000個(gè)RLC連接，并可針對(duì)不同的SDU大小測(cè)量可持續(xù)吞吐量?？稍谠谒蠷LC連接上完成分段/級(jí)聯(lián)以及重組。在所有實(shí)驗(yàn)中，均采用兩個(gè)SDU突發(fā)長(zhǎng)度進(jìn)行定期突發(fā)。突發(fā)的時(shí)間間隔與TTI一致。在所有實(shí)驗(yàn)中，可將RLCPDU大小均設(shè)為100字節(jié)。

　　表1顯示了SDU大小為142至442字節(jié)情況下的30,000個(gè)RLC通道的RLCSDU總吞吐量。請(qǐng)注意，無(wú)論SDU多大，所有30,000個(gè)通道的吞吐量均約為700Mb/s。這種決定性是通用處理器架構(gòu)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于30,000個(gè)連接而言，吞吐量受傳輸RLCPDU的千兆以太網(wǎng)接口帶寬的限制，而與APP650的處理能力無(wú)關(guān)。預(yù)配置的RLC連接的數(shù)量不會(huì)影響吞吐量，這是因?yàn)樗蠷LC配置數(shù)據(jù)均保存在分類樹(shù)中(查詢延遲取決于模式大小，而非分類樹(shù)中項(xiàng)目的數(shù)量)，并且與RLC連接相關(guān)的所有狀態(tài)均保存在狀態(tài)引擎內(nèi)部存儲(chǔ)器中。

　　APP650仿真器可用于提供資源利用信息(表2)。結(jié)果顯示了高RLC通道數(shù)情況下且總吞吐量達(dá)700Mb/s時(shí)的APP650上下文利用率。首處理(firstpass)和次處理(secondpass)上下文利用率分別為51%和10%，從而表明即便在此類極高的速率情況下，APP650網(wǎng)絡(luò)處理器仍有進(jìn)一步提高功能的足夠空間。

　　結(jié)論

　　隨著HSPA峰值數(shù)據(jù)速率不斷提高，依靠一系列CPU內(nèi)核來(lái)進(jìn)行WCDMA用戶平面處理的現(xiàn)有RNC平臺(tái)已經(jīng)不能滿足流量工作負(fù)載提高的要求了。現(xiàn)有RNC平臺(tái)的問(wèn)題在于，用戶平面處理(大多為數(shù)據(jù)處理)的性質(zhì)不適用于通用CPU架構(gòu)。無(wú)線用戶平面處理要求對(duì)周期資源占用較高的功能進(jìn)行優(yōu)化，如RLC分段/級(jí)聯(lián)和重組等。

　　本文介紹了一種可加速現(xiàn)有RNC WCDMA用戶平面協(xié)議棧的方案，即讓APP650網(wǎng)絡(luò)處理器來(lái)完成RLC分段/級(jí)聯(lián)和重組的工作。本文討論了APP650架構(gòu)的眾多優(yōu)勢(shì)，如高效處理數(shù)據(jù)包的確定性等。仿真與原型設(shè)計(jì)表明，APP650網(wǎng)絡(luò)處理器可為30KRLC通道提供高達(dá)700Mb/s的總吞吐量。對(duì)于高度靈活的RLC而言，我們能實(shí)現(xiàn)超過(guò)200Mb/s的單RLC通道峰值速率。

　　簡(jiǎn)言之，可將APP650網(wǎng)絡(luò)處理器用作用戶平面加速器，以解決當(dāng)前RNC系統(tǒng)所面臨的用戶平面峰值和總速率等難題。