摘要：  本文介绍了Enea面向基站的平台软件解决方案并详细介绍了方案的组成，包括面向多核CPU的OSE操作系统，针对多核DSP的OSEck操作系统，DSP阵列的管理模块dSPEED，Enea系统级调试工具Optima，以及Enea的分布式透明传输模块LINX。文章列举了该方案的优点并给出了其应用的实例，为新一代基站的软件架构设计提供了参考。

关键字：  商用移动通信，  AMPS模拟蜂窝，  无线基站

自从世界上第一个商用移动通信系统(AMPS模拟蜂窝系统)问世以来，历史已经过了32个年头。移动通信是当代通信领域内发展最快、市场前景最好的部分。从80年代以来，移动通信技术已从第一代(模拟系统)、第二代(GSM)发展到第三代(3G)，乃至目前的4G(LTE-TDD、LTE-FDD)，而且4G技术已成为国际上最受重视的领域。

无线接入网是移动通信技术的核心。空口是无线接入网中的核心接口，因此可以说无线基站是无线接入网中的核心单元。随着通信技术的不断演进，人们对移动数据业务的需求也不断提高，从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。数据处理能力的增加对无线基站平台提出了越来越高的要求，因而无线基站处理单板的设计也越来越复杂，逐步向多核多CPU、多核多DSP的方向演进。如何管理如此复杂的系统，对基站平台的软件设计与规划提出了更高的要求。

下文将介绍一种面向基站平台处理单板的多核CPU及多核DSP的平台软件解决方案。

基站平台软件的定义

基站的功能由机架上的业务子板来实现，子板上的软件一般分为驱动层、操作系统层和应用层(协议层和运维部分)，而一般又将驱动层和操作系统层统称为平台软件层。平台软件层负责管理硬件资源，为应用层提供服务，包括资源分配、任务调度、冗错处理、文件系统接口、IP协议栈和驱动封装等。

可以说一切应用层的设计都是基于平台软件层的架构来实现的。一个优秀的功能丰富的平台软件层，可使应用层的设计实现变得尤为简单，同时，其高可靠性又可使整个系统变得更加强壮。因此选择一个好的平台软件层对整个基站的性能至关重要。

目前面临的问题

随着通信技术的演进，对基站数据处理能力的要求也越来越高，单板上的多核多CPU、多核多DSP系统成为了未来的发展趋势。复杂的多核多处理器系统对平台软件功能提出了更高的要求。

对于一个多核CPU和多核DSP的系统，如何管理多核CPU上的资源和任务调度?如何为多核DSP提供高效稳定的操作系统?如何管理如此庞大的DSP阵列?如何有效进行跨核乃至跨处理器间的通信?以及如何对这样的多核CPU和DSP的复合系统进行调试和日志追踪?这一切都对平台软件提出了新的挑战。

另一方面随着基站的多样化，Pico、Femto等小型微型基站成为了下一个热点。未来类似Freescale PSC913x这样的多核CPU多核DSP集成芯片的应用，对基站平台软件提出了更高的要求。

面对这样一个日益庞杂的系统，我们应该如何应对?下文将重点介绍宜能公司(Enea)面向基站的平台软件解决方案，相信能为未来基站软件的设计提供帮助。

Enea面向基站的平台软件解决方案

Enea的平台软件解决方案由四大部分组成，包括面向多核CPU的OSE操作系统，针对多核DSP的OSEck操作系统，DSP集群管理软件dSPEED，以及Enea系统级调试工具Optima。目标系统上的各个实体由Enea的分布式透明传输模块LINX连接起来。整体系统框图如图1所示。

Enea的平台软件解决方案为多核CPU+多核DSP的目标系统提供了完整的软件架构，丰富的调试监测功能，以及简单实用的高可靠通信IPC工具。

在DSP侧，Enea的OSEck操作系统为DSP软件架构和编程提供了可靠选择。OSEck是Enea专门针对DSP而优化的精简高效的实时操作系统。OSEck支持Freescale、TI、LSI、ADI、CEVA等几乎所有的最新DSP处理器。它具有与OSE相同的应用层API接口，针对每款DSP专门优化的内核，小至10kB的占用空间，以及丰富的BSP和应用模块，例如超时服务程序(Timeout server)，针对DSP优化的IP协议栈和核心转储(CoreDump)模块等，为程序的设计及系统的出错追踪提供了更多的可能。

对于基站平台来说，业务板上的DSP数量较多。DSP用于并行处理L1和MAC层的业务，并作为CPU侧的从处理器。如何管理、监控和调试这样一个数量庞大的DSP阵列是一个需要考虑的问题。Enea针对这一需求而推出的dSPEED(DSP阵列管理工具)从根本上解决了这一问题。

dSPEED由两部分组成，一部分(DMP)安装在CPU侧的操作系统上，另一部分(DP)则安装在DSP侧的操作系统上，如图2所示。

dSPEED主要用于实现下面八大功能：CPU侧对DSP执行文件的加载启动和复位;CPU侧对DSP软件的错误检测和集中错误处理;CPU侧对DSP应用(包括进程和设备状态)的监控;CPU侧对DSP coredump事后分析的管理(包括收集coredump，上传服务器和在线分析);提供shell命令;CPU侧对DSP日志文件的管理(包括采集和上传);提供软件记数器，对DSP侧用户自定义事件的统计(例如进程切换次数、某种用户自定义错误的统计等);为CPU侧提供访问服务器文件系统的接口(例如把业务板上的日志保存在机架上的PC服务器中，或者从服务器上下载配置文件到业务板的内存中)。

dSPEED的这些功能专门针对管理DSP的阵列而设计，为基站等有CPU和大量DSP的复合系统的实现提供了可靠的解决方案。dSPEED不但支持OSE5.x，还支持Linux，为设计提供了更多的选择。

dSPEED把CPU和DSP的复合系统融合为一个整体，而负责各个实体间通信的是Enea的分布式透明传输模块LINX。LINX支持几乎所有的物理通信介质，包括共享内存、以太网、sRIO、PCI等。它统一了核间、同构/异构处理器间乃至板间的通信接口，并提供了保证链路可靠性的机制，使分布式系统间的通信犹如在同一个核内通信那样简单。LINX的出现大大简化了分布式系统的程序设计。

在CPU侧，OSE 5.x是Enea针对多核CPU而专门优化的操作系统，支持几乎所有类型的CPU，广泛地应用于各大通信厂商的移动台和局端通信设备之中，如图3所示。

OSE 5.x独有的XMP模式既具有SMP模式的简单易用性，又具有到AMP模式的性能，这为平台软件CPU侧的软件架构设计提供了方便。OSE的直接消息传递机制和集中式错误处理大大简化了编程的工作。OSE丰富的模块、文件系统、IP协议栈、动态加载模块、LINX工具、ramlog工具、Optima系统级调试工具，这一切功能都节约了开发工作时间和加快了产品化速度。

针对整个平台软件的调试，Enea的Optima系统级调试工具为系统的调试提供了方便。Optima工具通过以太网与目标系统相连，只要目标系统中的实体有LINX链路，则通过PC侧的Optima工具就可以看到整个分布式系统的拓扑图。Optima可以查看CPU或者DSP上操作系统的进程状态，内存和堆的详细分配情况，CPU使用率，查看系统coredump，进行基于GDB的在线调试，实时查看系统和用户的日志等。

综上所述，Enea的平台软件解决方案包括面向多核CPU的OSE操作系统，针对多核DSP的OSEck操作系统，DSP阵列的管理模块dSPEED和Enea系统级调试工具Optima。这些功能满足了新一代基于多核CPU和DSP基站平台软件的需求，为基站的软件架构设计提供了参考。

应用实例

Enea面向基站的平台软件方案已广泛应用于爱立信、华为、诺西、阿朗、普天等大型通信设备公司的设备中。

当今基站的发展日趋多样化，除了常规Marco型基站外，Pico和Femto型基站成为了目前主流通信设备厂商3G和4G局端设备发展的新方向。图5所示为一个Enea的基站平台解决方案在小型化基站的应用实例。

PSC913x是Freescale针对Pico和Femto小型基站设计的包含CPU和DSP的集成芯片。CPU侧运行OSE5.x和dSPEED的DMP模块，DSP侧则运行OSEck和dSPEED的DP模块，CPU和DSP之间使用Enea的LINX并基于以太网和sRIO进行通信。通过PC侧的Optima工具进行整个系统的监控与调试。

本文小结

本文介绍了Enea面向基站的平台软件解决方案并详细介绍了方案的组成，包括面向多核CPU的OSE操作系统，针对多核DSP的OSEck操作系统，DSP阵列的管理模块dSPEED，Enea系统级调试工具Optima，以及Enea的分布式透明传输模块LINX。文章列举了该方案的优点并给出了其应用的实例，为新一代基站的软件架构设计提供了参考。