采用LSI網絡解決方案實現WCDMA RNC HSPA用戶平面加速

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

　　將CPU從RLC分段/級聯任務中釋放出來

　　根據所需可靠性的不同，RLC可分為三種不同的工作模式。我們在本文中只討論RLC確認模式(AM)。RLCAM模式通過自動重復請求(ARQ)協議來提供可靠的通信。

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

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

　　在CPU資源庫中，RLC層的SDU與RLCPDU分段/級聯會消耗大部分CPU資源。由于分段/級聯以及重組能以高數據速率在所有RLC通道上執(zhí)行，因此可將CPU從上述工作中釋放出來，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)。我們的目標就是將CPU從高帶寬工作中釋放出來。

　　在該設計方案中，RLC狀態(tài)管理和控制仍由CPU資源庫處理。對狀態(tài)PDU進行處理，并將一系列命令重傳給減負引擎(offloadengine)。

　　例如，在RNC發(fā)送器中斷言RLCPDUPOLL位將導致RLC對等對狀態(tài)PDU進行傳輸。狀態(tài)PDU由RNCCPU資源庫處理，隨后加速引擎將接到指令，將RLCPDU從重傳隊列中釋放出來，或向對等RLC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資源庫不接收SDU，因而可通過SDU的減負、分類以及緩沖節(jié)約大量CPU資源。

　　流量控制是RLC協議的另一項功能。該功能使RLC接收器能夠控制傳輸RLCPDU的對等的速率。流量控制邏輯在CPU資源庫中實施，停止或恢復RLC通道的命令由該邏輯提交至加速引擎。

　　RLC分段/級聯以及重組減負的性能分析

　　為了演示APP650網絡處理器作為RLC加速引擎的功能并分析其系統性能，我們設計并實施了概念驗證原型。在原型設計中，傳輸進來的RLCSDU可在APP650網絡處理器中實現緩沖。在每一個傳輸時間間隔(TTI)，對所有緩沖的SDU都進行分段和級聯，并將RLCPDU傳輸至千兆以太網端口。隨后，將RLCPDU回路返回至APP650網絡處理器，并經過重組進程將SDU傳回至測試設備。圖5顯示了測試配置情況。

　　最多可創(chuàng)建30,000個RLC連接，并可針對不同的SDU大小測量可持續(xù)吞吐量。可在在所有RLC連接上完成分段/級聯以及重組。在所有實驗中，均采用兩個SDU突發(fā)長度進行定期突發(fā)。突發(fā)的時間間隔與TTI一致。在所有實驗中，可將RLCPDU大小均設為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RLC通道的RLCSDU總吞吐量。請注意，無論SDU多大，所有30,000個通道的吞吐量均約為700Mb/s。這種決定性是通用處理器架構所無法實現的。對于30,000個連接而言，吞吐量受傳輸RLCPDU的千兆以太網接口帶寬的限制，而與APP650的處理能力無關。預配置的RLC連接的數量不會影響吞吐量，這是因為所有RLC配置數據均保存在分類樹中(查詢延遲取決于模式大小，而非分類樹中項目的數量)，并且與RLC連接相關的所有狀態(tài)均保存在狀態(tài)引擎內部存儲器中。

　　APP650仿真器可用于提供資源利用信息(表2)。結果顯示了高RLC通道數情況下且總吞吐量達700Mb/s時的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網絡處理器仍有進一步提高功能的足夠空間。

　　結論

　　隨著HSPA峰值數據速率不斷提高，依靠一系列CPU內核來進行WCDMA用戶平面處理的現有RNC平臺已經不能滿足流量工作負載提高的要求了。現有RNC平臺的問題在于，用戶平面處理(大多為數據處理)的性質不適用于通用CPU架構。無線用戶平面處理要求對周期資源占用較高的功能進行優(yōu)化，如RLC分段/級聯和重組等。

　　本文介紹了一種可加速現有RNC WCDMA用戶平面協議棧的方案，即讓APP650網絡處理器來完成RLC分段/級聯和重組的工作。本文討論了APP650架構的眾多優(yōu)勢，如高效處理數據包的確定性等。仿真與原型設計表明，APP650網絡處理器可為30KRLC通道提供高達700Mb/s的總吞吐量。對于高度靈活的RLC而言，我們能實現超過200Mb/s的單RLC通道峰值速率。

　　簡言之，可將APP650網絡處理器用作用戶平面加速器，以解決當前RNC系統所面臨的用戶平面峰值和總速率等難題。