信號(hào)增強(qiáng)器，LTE宏基站的SoC平臺(tái)軟件解決方案
下文介紹一種面向基站平臺(tái)處理單板的基于融合SoC處理器的平臺(tái)軟件解決方案。
1、Enea SoC、Enea SoC平臺(tái)軟件解決方案
Enea的平臺(tái)軟件解決方案由四大部分組成，包括面向多核CPU的OSE操作系統(tǒng)、SoC上的DSP管理中間件和Enea系統(tǒng)級(jí)調(diào)試工具Optima。目標(biāo)系統(tǒng)上的各個(gè)實(shí)體由Enea的分布式透明傳輸模塊LINX連接起來。Enea的平臺(tái)軟件解決方案為單板之上的包含多核DSP和多核CPU的融合SoC芯片提供了完整的軟件架構(gòu)、豐富的調(diào)試監(jiān)測(cè)功能以及簡單實(shí)用的高可靠通信的IPC工具。
在CPU側(cè)使用OSE操作系統(tǒng)，這是Enea針對(duì)多核CPU作專門優(yōu)化的操作系統(tǒng)，支持幾乎所有類型的CPU，廣泛地應(yīng)用于各大通信廠商的移動(dòng)臺(tái)和局端通信設(shè)備之中。
OSE 5.x獨(dú)有的XMP模式即有SMP模式的簡單易用性，又具有到AMP模式的性能，為平臺(tái)軟件CPU側(cè)的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了方便。OSE的直接消息傳遞機(jī)制 和集中式錯(cuò)誤處理大大簡化了編程的工作，OSE豐富的模塊，文件系統(tǒng)、IP協(xié)議棧、動(dòng)態(tài)加載模塊、LINX工具、ramlog工具、Optima系統(tǒng)級(jí)調(diào) 試工具，這一切功能都節(jié)約了開發(fā)工作時(shí)間，加快了產(chǎn)品化速度。對(duì)于基于SOC（CPU+DSP）的基站平臺(tái)來說，DSP數(shù)量較多，并用于物理層協(xié)議棧、甚至MAC層的業(yè)務(wù)處理，并由SoC的CPU側(cè)來進(jìn)行管理。 如何管理、監(jiān)控和調(diào)試這樣一個(gè)數(shù)量龐大的DSP核陣列是一個(gè)需要考慮的問題。Enea針對(duì)這一需求推出的DSP管理模塊從根本上解決了這一問題。
DSP管理模塊主要實(shí)現(xiàn)下面五大功能：
?。?）CPU側(cè)對(duì)DSP執(zhí)行文件的加載啟動(dòng)和復(fù)位。
（2）CPU側(cè)對(duì)DSP 應(yīng)用（包括進(jìn)程和設(shè)備狀態(tài)）的監(jiān)控。
（3）CPU側(cè)對(duì)DSP coredump事后分析的管理（包括收集coredump，上傳服務(wù)器和在線分析）。
?。?）為DSP提供Shell命令行的接入服務(wù)。
?。?）Enea系統(tǒng)級(jí)調(diào)試工具Optima從CPU側(cè)通過LINX通路接入DSP，用于DSP上系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
這些功能專門針對(duì)SoC芯片中DSP核陣列的管理而設(shè)計(jì)，為基于SOC設(shè)計(jì)的基站等有CPU和大量DSP的復(fù)合系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，提供可靠的解決方案。
Enea的分布式透明傳輸模塊LINX負(fù)責(zé)SoC中CPU與DSP、以及DSP與DSP節(jié)點(diǎn)間無縫通信，針對(duì)于單芯片內(nèi)的方案基于共享內(nèi)存池的通信方 式，高效沒有數(shù)據(jù)拷貝。另外，LINX支持幾乎所有的物理通信介質(zhì)包括共享內(nèi)存、以太網(wǎng)、sRIO、PCI等。統(tǒng)一了核間、同構(gòu)/異構(gòu)處理器間乃至板間的 通信接口，并提供保證鏈路可靠性的機(jī)制，使分布式系統(tǒng)間的通信猶如在同一個(gè)核內(nèi)通信那么簡單。因此，LINX的出現(xiàn)大大簡化了分布式系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。
針對(duì)整個(gè)平臺(tái)軟件的調(diào)試，Enea的Optima系統(tǒng)級(jí)調(diào)試工具為系統(tǒng)的調(diào)試提供了方便。Optima調(diào)試工具可以以插件的形式整合到 CodeWarrior或TI CCS環(huán)境中，與JTAG代碼級(jí)調(diào)試結(jié)合使用。Optima工具主要通過以太網(wǎng)與目標(biāo)系統(tǒng)相連，只要目標(biāo)系統(tǒng)中的實(shí)體有LINX鏈路，那么通過PC側(cè)的 Optima工具就可以看到整個(gè)分布式系統(tǒng)的拓?fù)鋱D。Optima可以查看CPU或者DSP上操作系統(tǒng)的進(jìn)程狀態(tài)、內(nèi)存和堆的詳細(xì)分配情況、CPU使用 率、查看系統(tǒng)coredump、進(jìn)行基于GDB的在線調(diào)試、實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)和用戶的日志等，為查看系統(tǒng)瓶頸、代碼優(yōu)化等提供方便。
綜上，Enea針對(duì)基站開發(fā)的基于SoC的平臺(tái)軟件解決方案包括，面向CPU的OSE硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和SoC芯片中DSP核的管理模塊以及Enea 系統(tǒng)級(jí)調(diào)試工具Optima。這些功能滿足了新一代基于SoC(CPU+DSP)的基站平臺(tái)軟件的需求，為基站的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考。下面介紹一個(gè)應(yīng) 用實(shí)例：2、應(yīng)用實(shí)例
當(dāng)今基站的發(fā)展日趨多樣性。目前越來越多主流通信設(shè)備廠商3G、4G局端設(shè)備中采用SoC的設(shè)計(jì)方案，因此本方案對(duì)于當(dāng)前基站設(shè)計(jì)有越來越大的參考意義。下面簡單介紹一個(gè)Enea的基站平臺(tái)解決方案在LTE 宏基站的應(yīng)用實(shí)例。B4860是Freescale針對(duì)LTE中型基站的包含PowerPC CPU核和SC3900 DSP核的SoC芯片，片內(nèi)集成的MAPLE2 LTE物理層協(xié)處理器，可完整的自動(dòng)處理PDSCH和PUSCH信道流程，最多可支持三個(gè)20M的LTE小區(qū)。在Enea針對(duì)這個(gè)SoC芯片的平臺(tái)軟件方 案中，CPU側(cè)運(yùn)行OSE硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及DSP的管理模塊，CPU和DSP之間使用Enea的LINX基于共享內(nèi)存池的方式進(jìn)行通信。通過PC側(cè)的 Optima工具進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控與調(diào)試。
按照一般基站BBU的軟件設(shè)計(jì)，物理層協(xié)議棧運(yùn)行于DSP上，MAC及以上協(xié)議棧運(yùn)行于CPU之上，因此對(duì)于B4860這樣的芯片整體軟件架構(gòu)如下圖 所示。每兩個(gè)DSP核為一組，負(fù)責(zé)一個(gè)小區(qū)，每個(gè)核分別處理上行和下行數(shù)據(jù)，共六個(gè)DSP核因此對(duì)應(yīng)三個(gè)LTE小區(qū)，可提供實(shí)時(shí)的調(diào)度性能以滿足物理層對(duì) 實(shí)時(shí)性的需要，同時(shí)基于共享內(nèi)存池的LINX交互模塊提供DSP與DSP，CPU與DSP間的高效無縫通信。CPU核上的MAC層及高層協(xié)議棧中對(duì)性能敏 感的部分，運(yùn)行于Enea OSE的應(yīng)用提供實(shí)時(shí)的性能的保證，使之符合LTE的1ms限制的調(diào)度要求。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不高的部分，可直接運(yùn)行于MCP上的Enea Linux之上，例如運(yùn)維等部分。本套軟件方案已應(yīng)用于此客戶的量產(chǎn)型基站產(chǎn)品中。
