[發(fā)明專利]一種能夠進(jìn)行業(yè)務(wù)硬件加速的裝置及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210277188.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN102769574A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志剛;郭曉陽;王建俠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/56
• 分類號(hào): H04L12/56
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11376
• 代理人: 鐘勝光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)，具體地，涉及能夠?qū)σ苿?dòng)通信系統(tǒng)中的高速上行業(yè)務(wù)和高速下行業(yè)務(wù)進(jìn)行硬件加速的裝置及其方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，全球信息及通信市場正在面臨一個(gè)顯著轉(zhuǎn)變。可以預(yù)見，在未來數(shù)年后，移動(dòng)帶寬將會(huì)產(chǎn)生巨大的增長。無線業(yè)務(wù)量的巨增給業(yè)務(wù)處理單板（例如，WCDMA業(yè)務(wù)處理單板）的性能帶來了很大的挑戰(zhàn)，這要求處理能力實(shí)現(xiàn)幾倍甚至十幾倍的規(guī)格提升。通用處理器在信息技術(shù)與通信技術(shù)的融合過程中逐漸占據(jù)優(yōu)勢，但是通用處理器在通信領(lǐng)域的速度還趕不上專用處理器，因此，在一段時(shí)間內(nèi)需要協(xié)處理器的加速。為了滿足帶寬需求，業(yè)務(wù)硬件加速是可以考慮的方案之一。

例如，為了適應(yīng)更高的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)速率，3GPP/WCDMA標(biāo)準(zhǔn)組織提出了高速分組接入（HSPA：High?Speed?Packet?Access）、HSPA+等標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了性能，從而支持更高的每用戶峰值速率。高速下行分組接入（HSDPA：High?Speed?Downlink?Packet?Access）在下行鏈路上能夠達(dá)到高達(dá)168Mbit/s的速率，高速上行分組接入（HSUPA：High?Speed?Uplink?Packet?Access）在上行鏈路上能夠達(dá)到高達(dá)24Mbit/s的速率。無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC：Radio?Network?Controller）管理著很多基站和用戶，根據(jù)話務(wù)模型統(tǒng)計(jì)，HSPA的分組交換（PS：Packet-Switched）業(yè)務(wù)流量達(dá)到了RNC處理的整個(gè)WCDMA業(yè)務(wù)的90%。因此，高速、大流量PS數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)處理單板的硬件加速成為首先考慮的問題。

在一種現(xiàn)有技術(shù)方案中，采用一片通用的多核處理器完成WCDMA業(yè)務(wù)的處理，其中內(nèi)嵌Kasumi/Snow?3g硬件加速單元。多核處理器可以是例如Rmi、Cavium、FreeScale等多核處理器產(chǎn)品，這一類處理器通常帶有16/32個(gè)MIPS核以及2個(gè)萬兆以太網(wǎng)（10GE）的接口。每個(gè)處理器核運(yùn)行一個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)程，業(yè)務(wù)報(bào)文的處理在虛擬中央處理單元（VCPU：Virtual?Central?Processing?Unit）中由軟件完成。當(dāng)需要加解密運(yùn)算的時(shí)候，可以通過內(nèi)部總線使用內(nèi)嵌的硬件加速單元，同時(shí)，VCPU軟件同步等待加解密的結(jié)果返回后繼續(xù)往下運(yùn)行。

上述現(xiàn)有技術(shù)方案存在如下缺點(diǎn)。通用的多核處理器中的每個(gè)單獨(dú)核的處理能力不強(qiáng)，主頻通常僅在1GHz左右。對(duì)于I/O密集型的WCDMA業(yè)務(wù)，采用VCPU軟件處理業(yè)務(wù)報(bào)文的這種方式獲得的性能不佳。雖然這類處理器通常帶有各種硬件加速單元，但是這些硬件加速單元在WCDMA業(yè)務(wù)處理上都不能發(fā)揮作用。通常，這些硬件加速單元可以較好地用于報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)處理，但是卻不能支持對(duì)于業(yè)務(wù)報(bào)文的分片、重組等處理。雖然內(nèi)嵌的Kasumi/Snow?3g硬件加速單元性能較高，但是其僅能用于加解密處理，而不能用于整個(gè)WCDMA業(yè)務(wù)的處理流程中除了加解密之外的很多其它消耗CPU處理能力的運(yùn)算。例如，這些硬件加速單元無法用于報(bào)文大塊內(nèi)存比特移位搬移、負(fù)載循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC：Cyclic?Redundancy?Check）運(yùn)算、報(bào)文校驗(yàn)和計(jì)算、協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU：Protocol?Data?Unit）分段和級(jí)聯(lián)、PDU分片重組等處理。如果采用純軟件執(zhí)行這些處理，則單個(gè)進(jìn)程所能處理的用戶數(shù)就比較少，更重要的是處理延時(shí)不確定。當(dāng)VCPU負(fù)載比較低時(shí)，處理延時(shí)較小。但是，一旦VCPU負(fù)載很高，則處理延時(shí)就比較大。延時(shí)波動(dòng)的巨烈將體現(xiàn)在用戶下載速率的波動(dòng)上，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)差。

在另一種現(xiàn)有技術(shù)方案中，采用一片帶有網(wǎng)絡(luò)處理器（NP：Network?Processor）功能的多核處理器芯片來完成WCDMA業(yè)務(wù)的處理，例如，LSI公司的Axxia通信處理器（ACP：Axxia?Communication?Processor）產(chǎn)品。這一類處理器通常帶有4/8個(gè)PPC核和2個(gè)10GE的接口，并且內(nèi)嵌有Kasumi/Snow?3g加密引擎和NP加速單元。通用的NP加速單元具有可編程特點(diǎn)，可以用來實(shí)現(xiàn)WCDMA業(yè)務(wù)中的無線鏈路控制（RLC：Radio?Link?Control）分段級(jí)聯(lián)、重組、比特移位、C/T封裝、CRC計(jì)算等功能。每個(gè)處理器核運(yùn)行一個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)程，業(yè)務(wù)報(bào)文的處理大部分由VCPU軟件完成，加速部分由NP加速單元完成。報(bào)文的處理采用Pipeline流水方式，由一個(gè)NP加速單元轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)NP加速單元，每個(gè)可編程N(yùn)P加速單元執(zhí)行加速特定部分的功能。