自從世界上個(gè)商用移動(dòng)通信系統(tǒng)（AMPS模擬蜂窩系統(tǒng)）問世以來，歷史已經(jīng)過了32個(gè)年頭。移動(dòng)通信是當(dāng)代通信領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展快、市場前景的部分。從80年代以來，移動(dòng)通信技術(shù)已從代（模擬系統(tǒng)）、第二代（GSM）發(fā)展到第三代（3G），乃至目前的4G（LTE-TDD、LTE-FDD），而且4G技術(shù)已成為國際上受重視的領(lǐng)域。

　　無線接入網(wǎng)是移動(dòng)通信技術(shù)的。空口是無線接入網(wǎng)中的接口，因此可以說無線基站是無線接入網(wǎng)中的單元。隨著通信技術(shù)的不斷演進(jìn)，人們對移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也不斷提高，從GSM的TCH9.6Kbps,到GPRS的171Kbps,到WCDMA、TDSCDMA的384kbps,到HSDPA的14.4Mbps,再到目前LTE-TDD、LTE-FDD的下行100Mbps.數(shù)據(jù)處理能力的增加對無線基站平臺(tái)提出了越來越高的要求，因而無線基站處理單板的設(shè)計(jì)也越來越復(fù)雜，逐步向多核多CPU、多核多DSP的方向演進(jìn)。如何管理如此復(fù)雜的系統(tǒng)，對基站平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)與規(guī)劃提出了更高的要求。

　　下文將介紹一種面向基站平臺(tái)處理單板的多核CPU及多核DSP的平臺(tái)軟件解決方案。

　　基站平臺(tái)軟件的定義

　　基站的功能由機(jī)架上的業(yè)務(wù)子板來實(shí)現(xiàn)，子板上的軟件一般分為驅(qū)動(dòng)層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層（協(xié)議層和運(yùn)維部分），而一般又將驅(qū)動(dòng)層和操作系統(tǒng)層統(tǒng)稱為平臺(tái)軟件層。平臺(tái)軟件層負(fù)責(zé)管理硬件資源，為應(yīng)用層提供服務(wù)，包括資源分配、任務(wù)調(diào)度、冗錯(cuò)處理、文件系統(tǒng)接口、IP協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)封裝等。

　　可以說一切應(yīng)用層的設(shè)計(jì)都是基于平臺(tái)軟件層的架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)的功能豐富的平臺(tái)軟件層，可使應(yīng)用層的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)變得尤為簡單，同時(shí)，其高可靠性又可使整個(gè)系統(tǒng)變得更加強(qiáng)壯。因此選擇一個(gè)好的平臺(tái)軟件層對整個(gè)基站的性能至關(guān)重要。

　　目前面臨的問題

　　隨著通信技術(shù)的演進(jìn)，對基站數(shù)據(jù)處理能力的要求也越來越高，單板上的多核多CPU、多核多DSP系統(tǒng)成為了未來的發(fā)展趨勢。復(fù)雜的多核多處理器系統(tǒng)對平臺(tái)軟件功能提出了更高的要求。

　　對于一個(gè)多核CPU和多核DSP的系統(tǒng)，如何管理多核CPU上的資源和任務(wù)調(diào)度？如何為多核DSP提供高效穩(wěn)定的操作系統(tǒng)？如何管理如此龐大的DSP陣列？如何有效進(jìn)行跨核乃至跨處理器間的通信？以及如何對這樣的多核CPU和DSP的復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和日志追蹤？這一切都對平臺(tái)軟件提出了新的挑戰(zhàn)。

　　另一方面隨著基站的多樣化，Pico、Femto等小型微型基站成為了下一個(gè)熱點(diǎn)。未來類似Freescale PSC913x這樣的多核CPU多核DSP集成芯片的應(yīng)用，對基站平臺(tái)軟件提出了更高的要求。

　　面對這樣一個(gè)日益龐雜的系統(tǒng)，我們應(yīng)該如何應(yīng)對？下文將重點(diǎn)介紹宜能公司（Enea）面向基站的平臺(tái)軟件解決方案，相信能為未來基站軟件的設(shè)計(jì)提供幫助。

　　Enea面向基站的平臺(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)，針對多核DSP的OSEck操作系統(tǒng)，DSP集群管理軟件dSPEED,以及Enea系統(tǒng)級調(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。整體系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　Enea的平臺(tái)軟件解決方案為多核CPU+多核DSP的目標(biāo)系統(tǒng)提供了完整的軟件架構(gòu)，豐富的調(diào)試監(jiān)測功能，以及簡單實(shí)用的高可靠通信IPC工具。

　　在DSP側(cè)，Enea的OSEck操作系統(tǒng)為DSP軟件架構(gòu)和編程提供了可靠選擇。OSEck是Enea專門針對DSP而優(yōu)化的精簡高效的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。OSEck支持Freescale、TI、LSI、ADI、CEVA等幾乎所有的DSP處理器。它具有與OSE相同的應(yīng)用層API接口，針對每款DSP專門優(yōu)化的內(nèi)核，小至10kB的占用空間，以及豐富的BSP和應(yīng)用模塊，例如超時(shí)服務(wù)程序（Timeout server），針對DSP優(yōu)化的IP協(xié)議棧和轉(zhuǎn)儲(chǔ)（CoreDump）模塊等，為程序的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的出錯(cuò)追蹤提供了更多的可能。

　　對于基站平臺(tái)來說，業(yè)務(wù)板上的DSP數(shù)量較多。DSP用于并行處理L1和MAC層的業(yè)務(wù)，并作為CPU側(cè)的從處理器。如何管理、監(jiān)控和調(diào)試這樣一個(gè)數(shù)量龐大的DSP陣列是一個(gè)需要考慮的問題。Enea針對這一需求而推出的dSPEED（DSP陣列管理工具）從根本上解決了這一問題。

　　dSPEED由兩部分組成，一部分（DMP）安裝在CPU側(cè)的操作系統(tǒng)上，另一部分（DP）則安裝在DSP側(cè)的操作系統(tǒng)上，如圖2所示。

　　dSPEED主要用于實(shí)現(xiàn)下面八大功能：CPU側(cè)對DSP執(zhí)行文件的加載啟動(dòng)和復(fù)位；CPU側(cè)對DSP軟件的錯(cuò)誤檢測和集中錯(cuò)誤處理；CPU側(cè)對DSP應(yīng)用（包括進(jìn)程和設(shè)備狀態(tài)）的監(jiān)控；CPU側(cè)對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）；提供shell命令；CPU側(cè)對DSP日志文件的管理（包括采集和上傳）；提供軟件記數(shù)器，對DSP側(cè)用戶自定義事件的統(tǒng)計(jì)（例如進(jìn)程切換次數(shù)、某種用戶自定義錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)等）；為CPU側(cè)提供訪問服務(wù)器文件系統(tǒng)的接口（例如把業(yè)務(wù)板上的日志保存在機(jī)架上的PC服務(wù)器中，或者從服務(wù)器上配置文件到業(yè)務(wù)板的內(nèi)存中）。

　　dSPEED的這些功能專門針對管理DSP的陣列而設(shè)計(jì)，為基站等有CPU和大量DSP的復(fù)合系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的解決方案。dSPEED不但支持OSE5.x,還支持Linux,為設(shè)計(jì)提供了更多的選擇。

　　dSPEED把CPU和DSP的復(fù)合系統(tǒng)融合為一個(gè)整體，而負(fù)責(zé)各個(gè)實(shí)體間通信的是Enea的分布式透明傳輸模塊LINX.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。它統(tǒng)一了核間、同構(gòu)/異構(gòu)處理器間乃至板間的通信接口，并提供了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)通信那樣簡單。LINX的出現(xiàn)大大簡化了分布式系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。

　　在CPU側(cè)，OSE 5.x是Enea針對多核CPU而專門優(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，如圖3所示。

　　OSE 5.x獨(dú)有的XMP模式既具有SMP模式的簡單易用性，又具有到AMP模式的性能，這為平臺(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)級調(diào)試工具，這一切功能都節(jié)約了開發(fā)工作時(shí)間和加快了產(chǎn)品化速度。

　　針對整個(gè)平臺(tái)軟件的調(diào)試，Enea的Optima系統(tǒng)級調(diào)試工具為系統(tǒng)的調(diào)試提供了方便。Optima工具通過以太網(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，則通過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。

　　綜上所述，Enea的平臺(tái)軟件解決方案包括面向多核CPU的OSE操作系統(tǒng)，針對多核DSP的OSEck操作系統(tǒng)，DSP陣列的管理模塊dSPEED和Enea系統(tǒng)級調(diào)試工具Optima.這些功能滿足了新一代基于多核CPU和DSP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。

　　應(yīng)用實(shí)例

　　Enea面向基站的平臺(tái)軟件方案已廣泛應(yīng)用于愛立信、華為、諾西、阿朗、普天等大型通信設(shè)備公司的設(shè)備中。

　　當(dāng)今基站的發(fā)展日趨多樣化，除了常規(guī)Marco型基站外，Pico和Femto型基站成為了目前主流通信設(shè)備廠商3G和4G局端設(shè)備發(fā)展的新方向。圖5所示為一個(gè)Enea的基站平臺(tái)解決方案在小型化基站的應(yīng)用實(shí)例。

　　PSC913x是Freescale針對Pico和Femto小型基站設(shè)計(jì)的包含CPU和DSP的集成芯片。CPU側(cè)運(yùn)行OSE5.x和dSPEED的DMP模塊，DSP側(cè)則運(yùn)行OSEck和dSPEED的DP模塊，CPU和DSP之間使用Enea的LINX并基于以太網(wǎng)和sRIO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。

　　本文小結(jié)

　　本文介紹了Enea面向基站的平臺(tái)軟件解決方案并詳細(xì)介紹了方案的組成，包括面向多核CPU的OSE操作系統(tǒng)，針對多核DSP的OSEck操作系統(tǒng)，DSP陣列的管理模塊dSPEED,Enea系統(tǒng)級調(diào)試工具Optima,以及Enea的分布式透明傳輸模塊LINX.文章列舉了該方案的優(yōu)點(diǎn)并給出了其應(yīng)用的實(shí)例，為新一代基站的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考。