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IBM林咏华:软件无线电技术及未来无线网络架构

  【搜狐IT消息】12月18日-19日,第二届CNGI工程技术论坛暨移动互联网国际峰会在北京召开,会上,工信部副部长奚国华、中国移动副总裁沙跃家、中国工程院副院长邬贺铨、以及各大设备厂商、终端制造商、内容服务提供商等出席了会议并做了主题演讲。

会上,IBM高级研究员林咏华女士做了主题演讲,其演讲的主题是“软件无线电技术及未来无线网络架构”,以下为其演讲实录:

  林咏华:谢谢大会给我们这个机会,让我们在这里代表IBM中国研究院和大家分享在无线领域的研究,今天的软件无线电技术及未来的无线网络架构,这样的题目很大。处于IBM也是从某一个角度看这样的问题,大家认为IBM传统来说它应该为业界提供先进的工艺,处理器的技术系统的平台和系统的架构的厂商,所以IBM在看软件无线电和无线网络架构也是从这样的方面去跟大家分享。

  我们的讲有一点点不一样,因为之前众多的专家他们说的第一个图是让大家领略无线技术从80年代到未来十年的发展,但是我们说的是芯片技术的发展,这张图最下面的橙色是网络处理器的技术,包括Internet、IBM和赛思可的处理器,倒数第二栏是微处理器的技术,包括了TI等等,倒数第三栏是IPC技术的发展,最上面一栏是通用处理器的技术的发展,这里头主要想跟大家分享,如果我们看这几类大家常用的不同芯片的类型,发展到07年是通过不同的技术使他们的单芯片的性能不断提高,如果我们看处理器性能提高也集成了256位的适量运算单元,从目前的45纳米进展到未来65纳米的技术来提高单芯片的性能。

  但是可以看到,无线这个领域,尤其是无线接入网对计算要求最高的部分,目前被大量使用的依然还是网络处理器,DSP去承载两大处理类型,一个是信号处理类型,和包处理类型,但是对通用处理心在很少有人问津,我们正是因为这两年通用处理芯片随着两大公司对它技术不断革新,我们反过来思考利用最先进的通用处理器的技术能否承载无线接入网的基站处理的需求。

  这里头罗列了一下我们自己对下一代无线基站的需求的理解,第一随着各种标准复杂的算法和吞吐量的要求,要求无线基站提高更高的计算和数据的吞吐能力,刚才几位专家提到的,要支持上下行的吞吐量发现,如果是采用串型的处理方法,未来要支持几百兆BPS要提供多少处理能力,我们需要有更灵活的适应,部署的方式越来越多,不同的部署方式对于无线基站也是要灵活适应,第四点要易于支持平台和设备之间的协作,像以前我们说的在控制层面或者是协议层面大家互相去做协作来达到资源的调度和用户的切换,但现在更多的人去关注甚至在物理层的协作。

  物理层的协作大家也知道需要很高的相互的设备之间的数据吞吐,最后是需要有更高的性价比,实际上在软件无线电SRD是定义了五个软件无线电等级,今天被广泛使用的,我们认为第三等级,就是软件定义无线电,意思是说无线电的方式可以由软件和无线电进行配置,第四级的软件无线电是理想的软件无线电,无线电的实现所用的软件和硬件平台是可以分离的。我们在考虑下一代无线基站有这么多挑战的需求的时候,我们想是不是可以延伸到理想的软件无线电。

  这个图就是给大家一个很直观我们的构想,我也感谢大会很好的安排,让中心的向博士之前做了对软件无线电的挑战及之后发展趋势的概述,在这里头实际上就是向博士所提到的最好的一种,我们希望是否可以考虑未来在设计我们基站的时候所使用的软件无线电方式多核技术的开放的IT架构的构想,未来可以使用开放式IT架构的平台去支撑传统的基站设计。

  像刚才所提到的如果是用现有的IT和架构和平台去支撑基站肯定有很多人会有疑问,首先第一大疑问是处理能力,其实IBM在06年就已经开始的很多这样的实验性的工作,目的是为了帮助业界回答这样的问题,我们实验分两个阶段,第一个阶段06年,当时是跟软六公司和C到特在印度假设了一个基站系统,但是我们也知道,如果我们所说挑战在于计算能力的话,GSM和CDMA并不能代表最先进的无线技术,去年WIFI也比较成熟了,所以我们以WIFI作为一个例子来尝试,我们想分享的是两个平台它的服务器单片的服务器都可以支持WIFI基站上下性达到60兆BPS同时处理的速度,并且我们的成果在今年的拉斯维加斯的展览会上进行了展示。帮助业界部分回答一个问题,实际上服务器计算性能计算的密集度是可以支撑无线里面的基站来因为应用的。

  这里头不排除一点我们当时在设计WIFI系统里面,当时我们选用的是维特比,由于比较简单,只占了整个物理层的20%到25%,但是当我们目前正在去使用特波吗的时候,这比维特比高了五到十倍的复杂度,我们也是同意这样的观点,用纯粹软的方法去支撑物理层最硬的模块我们是提倡使用混合的系统设计,这里面包括两种方式,第一种方式是把(英文),实际上现在在业界,包括Internet、IBM都推广3D的芯片的堆叠的设计技术,这对像无线这样广泛的领域可能需要很多的应用,通过这样的3D技术去在现有的芯片的设计上去堆叠他们的需求,另外更方便的技术,就是现在也都能够在市面上找到的方法,我们直接用加速卡来实现,带有专用的信道编解码的加速卡,我们考虑使用加速器的方法可以对部分的模块进行硬件加速,但是保持整个系统的设计,从软件的架构上是统一的可以作为一个标准的接口,因为整个系统来看我们仍然保留了理想软件无线电的系统的灵活性,但是也同时提高的系统的性价比。

  刚才实际上谈到的其实是仅仅是软件无线电这个层面去看,我们考虑到无线领域我们近两年来我们关注三个大的技术,一个是软件无线电技术,它使得可以用开放的IT结构支撑无线接入网,还有机带的处理可以单元化,第三个趋势是全网IP化,我们有这样的构思,既然基站的设备越来越可以集中到一起,并且能够用软件无线设备用标准的IP架构去支撑,为什么我们不能以一种云计算的方法给大家带来管理上从资源的分配和调度上带来更大的便利,甚至是提供虚拟化的技术,在支撑起不同的技术的情况下有更大的灵活性,所以我们提出了一种构想,对于下一代的无线接入网是不是可以考虑云计算的方法,我们称之为无线网络云,这个可能跟一些已经提出来的无线网络云的概念有点差别,我们希望通过云计算支撑无线接入网,所以说无线网络云有两个特点,第一希望使用的是开放的IT架构,另外是云计算的架构支撑无线接入网,对于不同的无线标准的支撑都是可以很容易的。

  我简述一下无线网络云的场景,我们也知道在目前一些相邻的软件园区和居民区白天和晚上用户的流量相差很大,所以说24乘7设备利用率并不高,利用云计算可以帮助我们提升利用率。

  频谱可以共享和再分配,以现有的无线网络架构是否可以支持所需要的共享资源的频谱和再分配呢?

  第三点是商业的共享的模式,在目前中国没有出现,在国外尤其是美国国家已经大量出现虚拟运营商,也就是说物理运营商他会提供频谱,但是上面去支撑不同的虚拟运营商,一个问题是说对象物理运营商在网络的初期不能预想有多少运营商。

  最后一个是说在接入网可以支撑业务和应用,目前是基于开放式的IT个架构它可以同时很方便地支撑业务网的应用,这里面分层的概念是很清晰的。

  我们觉得这样的构想跟大家传统的概念会有一些颠覆性的想象,我们在今年10月份开了一次软件无线电的大会,与十多个厂商和大学去进行共同的讨论,第三是对于不同的IT架构有不同之处,包括X86的跑尔甚至是其他的,需要的软件抽象层去支撑不同的3D。

  还有一些怎么去支持规模动态变化的系统架构,这不是纯粹从软件层面来看,而是从硬件的层面去考虑的,还有怎么去支持机带之间的高速的吞吐,我们要支持物理层的协调,这不是一个我们一个公司可以独立做起来的。我们更多地希望开放的合作共同的研究以及共同去建立一些开放的平台可以与在座的运营商、设备提供商,甚至是大学科研结构来去考虑这样的问题,来达到IT的工业界和大家为无线网络有一些突破性的研究。

  这是所有的内容,谢谢大家。

  主持人:看看,大家有什么问题?

  提问:这些年当中我们业界特别感兴趣的很多名词都在这里出现,软件无线电,我们的认知无线电,包括我们芯片的技术,纳米技术等等。

  我在想这样一种架构设想是非常好的,我们基站就变成服务器的,如果变成服务器我们就可以把服务器集中起来,只要你有IP的网络能够连接起来,这个网络会有相当的灵活性和弹性的,你说需要大家来共同来努力,你的哪个问题是目前最大的瓶颈,最难克服的?

  回答:谢谢万总,我觉得这是个很好的问题,实际上如果在这里头我们认为的最需要业界共同协作的问题我觉得是有两个,第一个当然是处理器它的对于什么的工艺,什么的架构能够更好地适合未来软件无线电要求;第二在这里头应该是视频头和期待单元之间的连接,这是我们觉得的确需要业界去共同研究的,这里头会包括几点,包括打个比方OBSII和CPRI所支持的…(英文),我们希望能够做到不同的信号可以到达不同的地点,这样才可以达到动态的平衡,这里面需要有一些能力,如果视频到(英文)是这样的连接,因此之间的同步的问题又不是说靠现在的TDM的方式,可选的方案有好几种,但是这些的的确确不是一个公司一个就可以做的,尤其这些方面更加是传统的无线的设备制造商和运营商需要共同去推进和考虑的。

  提问:刚才您提到接入网和后台的集中用户要向这边靠近?我想问一下,在您看来接入网到底要承载哪些能以后的话?

  回答:实际上在我们这里头考虑的依然是下载的,所以在我们这里头虽然说业务往是可以放到边缘的,放到接入网但是实际上我们还是分了层接入网和业务网,只是这两个物理的连接是同一个物理的处理和连接单元,但是从软件的意义看依然是分了接入层和服务层,我们并没有深入研究,这两层融合起来给运营商带来一些什么样的新的应用,这个我们没有研究,主要是说在物理的承载方式是可以承载到一起希望带来一些系统性能上的好处。

  提问:我想问一下现在在无线云计算有没有学术组织或者是联盟,还是说只是IBM一家在做这方面的技术,包括学术的情况。

  第二点我想问一下IBM在硬件平台方面有没有一些硬件平台可以支撑这种技术的平台的?

  回答:我先回答第一个问题,刚才我在前面说的,我们当初想找一下,因为我们无线云计算可能跟有一些场合别人说的云计算不一样,因为我们是希望用云计算来支撑无线接入网,我们当时也曾经找过这样的学术已经关注这样的问题,但是我们找出来的都是那一种,你怎么无线环境下支撑云计算的技术,目前还没有哪一个组织学术团体去考虑这样的事情,不过因为我们最近在写一些论文,所以我们也关注了之前有什么相类似的观念,我当时只找到的是清华大学他们曾经在比较早的时候提出的分布式无线通讯系统,其实我们的想法跟他们的想法是有一定的类似之处的,只不过我们过了这么多年,一方面云计算的概念逐渐清晰,另一方面IT技术也上来了,我们在目前又重新提这样的事情,这是我可以给你分享的,这也是为什么我们希望通过一些开放的讨论,能够既然现在如果没有我们是否可以把感兴趣的无论是厂商还有研究的单位一块去看这样的事情,因为的确这里头如果想做这样的事情和尝试,的确需要很多的尝试和协作。

  现在别的厂商我不好讨论,如果从IBM自己角度来看,IBM在未来的设计里面,跑尔已经是多核,在前端有一个很好的网络加速器,这样的网络架构已经可以支撑一些基站的应用了,IBM也会出品新的下一代,已经在规划中,可以预估再上面会支撑更多了现场和核,并且使用更先进的纳米的技术使功耗降下来,这是规划中的一些平台。

  主持人:好,谢谢。感谢林女士给我们做了非常赋有挑战形式上的愿景,可以说这样的架构如果能够实现给我们带来的革命性是无限的,如果这样的功能可以实现,我相信对于移动网络的架构是颠覆性的改变。

  女士们先生们我们请了六位嘉宾为我们做了非常精彩的演讲,从运营、研究、制造设备技术组网讨论了如何去构建一个低成本互联网,我相信只要大家有志于在这方面研究的,在会后可以通过各种方式,通过中国移动研究院来作为一个枢纽可以交换更多的信息,今天上午的会议就到这里,谢谢各位来宾。

(责任编辑:水涨船高)

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