隨著用戶對於行動數據服務的需求增加，電信業者必須快速地布建3.5G和4G基地台。這使得下一代基地台架構勢必要採用頻寬更高的背板連接技術，以滿足多重基頻卡(Baseband Card)資料傳輸的需求；基頻板本身也將採用更多組多核心數位訊號處理器(DSP)，以提供更強大的基頻處理能力。為配合DSP效能提升，連結多組DSP之間的介面技術在頻寬方面也必須與時俱進，而且新介面技術的布線數量(Trace Count)必須更少，才能簡化基板設計。
頻寬需求帶動無線基礎建設升級
在過去幾年間，無論是在固定和行動網路市場中，網路流量都呈現驚人的成長。對行動網路而言，隨著3G智慧型行動電話及個人數位助理(PDA)類裝置的流行，企業市場端的行動數據流量勢必將不斷增加；而在一般消費市場上，影像收看和分享、下載等應用將成為驅動數據流量不斷增加的最主要因素，將是影像收看和分享的下載需求。飛快成長的頻寬需求，將鼓勵電信服務業者在他們既有的無線設備組合上，選擇具有更強大能力的3.5G和4G基地台。
在3.5G和4G基地台架構中，為了提供更大的用戶容量與更多通訊頻寬，基頻卡上所採用的DSP數量也越來越多，同時射頻卡與基頻卡之間的背板傳輸速率也快速增加。但在板卡上所採用的元件數量增加，背板通訊頻寬成長的同時，DSP對DSP，以及板卡對板卡間的介面技術必須設法降低布線數量，否則板卡的尺寸勢必將隨設計複雜度上升而膨脹。
以sRIO克服下一代基地台挑戰
為了解決下一代基地台組態所帶來的設計挑戰，序列式RapidIO(sRIO)漸漸成為基頻卡通訊的標準協定。做為一種開放式標準，sRIO結合了可達到高頻寬高效率的封包，以及直接的點對點支援，對於支援多重DSP這類應用而言，這樣的結合是很理想的。此外，DSP、特定應用標準產品(ASSP)和現場可編程閘陣列(FPGA)供應商近來不斷強化其產品對sRIO的支援，因此sRIO已經形成一個健全的生態系統，可為下一代基地台提供高效能、具成本效益、模組化的解決方案(圖1)。
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| 圖1 下一代基地台架構示意圖。數據封包要在DSP、處理器、FPGA、其他交換元件，或是任何其他sRIO基礎的裝置間快速及正確地依循路徑進行傳輸，中央封包交換扮演著關鍵性的角色。 |
對電信服務業者而言，要以具成本效益的方式，為特定的無線基礎建設做出正確網路容量規畫，以符合成長中的頻寬需求，無疑是一項巨大的挑戰。因此，最成功的基地台業者勢必將為電信服務業者提供一種易於擴充、模組化、具有共通平台的基地台架構，以推動寬頻分碼多重存取(WCDMA)、長程演進計畫(LTE)、全球微波存取互通介面(WiMAX)，和CDMA2000間的跨技術再利用，方便電信業者靈活地轉換設備的功能。
sRIO介面解決方案可滿足以上要求，包括基頻卡上各種不同DSP的互連，以及多重基頻卡間的互連。在典型的基頻架構中，通常都會採用一個 sRIO交換器做為多重DSP和其他元件間的鏈路匯集點，例如控制處理器，也有可能是FPGA。如果採用多重基頻卡架構，則這些板卡上的sRIO交換器可能會連接至另一個sRIO交換器。
目前sRIO 1.3版本的通道速度有1.25Gbit/s、2.5Gbit/s和3.125Gbit/s三種，且可支援1×和4×兩種通道組態。因此sRIO每一埠的通訊頻寬可有多種彈性組合，讓基地台業者根據系統頻寬和用戶容量目標進行選擇。在將來的sRIO 2.0版中，單一通道的速度將提升到5Gbit/s和6.25Gbit/s，以滿足未來更高的頻寬需求。
中央封包交換器讓系統擴充更容易
在基地台系統設計中，以支援sRIO的中央封包交換器(Central Packet Switches, CPS)來處理系統內部互連工作，可以讓架構更容易被重複使用。CPS若結合可進行七種不同sRIO前處理和強化工作的前處理交換器(Pre-processing Switch, PPS)，將可實現高埠數且支援1×和4×兩種通道組態的互聯系統，應用範圍涵括3G、3.5G到4G基地台(圖2)。
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| 圖2 第一代CPS架構方塊圖。第一代CPS-16和CPS-8裝置已針對電路板層級的DSP群組應用進行最佳化，具有一背板介面可連至背板交換器，或是直接連至多張射頻卡。 |
為了讓系統設計工程師可以更彈性地利用sRIO技術來解決互聯設計挑戰，sRIO方案仍在持續進化。如在第二代CPS方案(圖3)中，每一埠皆具有封包追蹤功能，能讓數據串流在使用者定義的目標埠上被檢視，有助於室內及現場診斷。
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| 圖3 第二代CPS功能方塊圖。第二代CPS 的實體線路可被設定在3.125Gbit/s，2.5 Gbit/s或1.25 Gbit/s工作，且所有的通道在短距離或長距離中皆可獨立運作。 |
配置彈性成sRIO核心優勢
為了因應數據流量的持續上升，未來的基地台設計勢必將具備更大的系統容量及更彈性的架構以支援多重標準，因此sRIO將成為未來基地台系統在評估內部互連方案時，一個非常具有優勢的選擇。
(本文作者任職於IDT)