[发明专利]一种能够进行业务硬件加速的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及移动通信系统，具体地，涉及能够对移动通信系统中的高速上行业务和高速下行业务进行硬件加速的装置及其方法。

背景技术

随着移动宽带业务的发展，全球信息及通信市场正在面临一个显著转变。可以预见，在未来数年后，移动带宽将会产生巨大的增长。无线业务量的巨增给业务处理单板（例如，WCDMA业务处理单板）的性能带来了很大的挑战，这要求处理能力实现几倍甚至十几倍的规格提升。通用处理器在信息技术与通信技术的融合过程中逐渐占据优势，但是通用处理器在通信领域的速度还赶不上专用处理器，因此，在一段时间内需要协处理器的加速。为了满足带宽需求，业务硬件加速是可以考虑的方案之一。

例如，为了适应更高的分组数据业务数据速率，3GPP/WCDMA标准组织提出了高速分组接入（HSPA：High Speed Packet Access）、HSPA+等标准，进一步增强了性能，从而支持更高的每用户峰值速率。高速下行分组接入（HSDPA：High Speed Downlink Packet Access）在下行链路上能够达到高达168Mbit/s的速率，高速上行分组接入（HSUPA：High Speed Uplink Packet Access）在上行链路上能够达到高达24Mbit/s的速率。无线网络控制器（RNC：Radio Network Controller）管理着很多基站和用户，根据话务模型统计，HSPA的分组交换（PS：Packet-Switched）业务流量达到了RNC处理的整个WCDMA业务的90%。因此，高速、大流量PS数据在业务处理单板的硬件加速成为首先考虑的问题。

在一种现有技术方案中，采用一片通用的多核处理器完成WCDMA业务的处理，其中内嵌Kasumi/Snow 3g硬件加速单元。多核处理器可以是例如Rmi、Cavium、FreeScale等多核处理器产品，这一类处理器通常带有16/32个MIPS核以及2个万兆以太网（10GE）的接口。每个处理器核运行一个业务进程，业务报文的处理在虚拟中央处理单元（VCPU：Virtual Central Processing Unit）中由软件完成。当需要加解密运算的时候，可以通过内部总线使用内嵌的硬件加速单元，同时，VCPU软件同步等待加解密的结果返回后继续往下运行。

上述现有技术方案存在如下缺点。通用的多核处理器中的每个单独核的处理能力不强，主频通常仅在1GHz左右。对于I/O密集型的WCDMA业务，采用VCPU软件处理业务报文的这种方式获得的性能不佳。虽然这类处理器通常带有各种硬件加速单元，但是这些硬件加速单元在WCDMA业务处理上都不能发挥作用。通常，这些硬件加速单元可以较好地用于报文转发处理，但是却不能支持对于业务报文的分片、重组等处理。虽然内嵌的Kasumi/Snow 3g硬件加速单元性能较高，但是其仅能用于加解密处理，而不能用于整个WCDMA业务的处理流程中除了加解密之外的很多其它消耗CPU处理能力的运算。例如，这些硬件加速单元无法用于报文大块内存比特移位搬移、负载循环冗余校验（CRC：Cyclic Redundancy Check）运算、报文校验和计算、协议数据单元（PDU：Protocol Data Unit）分段和级联、PDU分片重组等处理。如果采用纯软件执行这些处理，则单个进程所能处理的用户数就比较少，更重要的是处理延时不确定。当VCPU负载比较低时，处理延时较小。但是，一旦VCPU负载很高，则处理延时就比较大。延时波动的巨烈将体现在用户下载速率的波动上，导致用户体验差。

在另一种现有技术方案中，采用一片带有网络处理器（NP：Network Processor）功能的多核处理器芯片来完成WCDMA业务的处理，例如，LSI公司的Axxia通信处理器（ACP：Axxia Communication Processor）产品。这一类处理器通常带有4/8个PPC核和2个10GE的接口，并且内嵌有Kasumi/Snow 3g加密引擎和NP加速单元。通用的NP加速单元具有可编程特点，可以用来实现WCDMA业务中的无线链路控制（RLC：Radio Link Control）分段级联、重组、比特移位、C/T封装、CRC计算等功能。每个处理器核运行一个业务进程，业务报文的处理大部分由VCPU软件完成，加速部分由NP加速单元完成。报文的处理采用Pipeline流水方式，由一个NP加速单元转发到另一个NP加速单元，每个可编程NP加速单元执行加速特定部分的功能。