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新一代整合式电信系统研发环境探微
 

【作者: Thomas Nindl】2004年05月05日 星期三

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电信设备制造商的技术需求几乎每天都在改变。资料格式的新协定逐渐标准化,厂商致力整合与规划新型硬体介面,竞争厂商彼此争夺相同的一块市场大饼,而最终使用者则受惠于持续下滑的价格。再加上预算不断裁减、人员缩编、研发时间必须尽可能缩短,导致厂商面临的挑战更加严苛。这种看似无法解决的问题通常直接落在代工厂商的系统工程师以及研发部门的身上。此外,业者的工作尚受到以下因素所影响:


  • ˙改进所有层面的成本(软体、硬体、电机元件等);


  • ˙透过各种创新功能结合回溯相容的能力;


  • ˙透过软体确保系统的弹性;


  • ˙研发可扩充的硬体平台,满足未来系统研发的需求。



通讯基础建设产品市场的趋势是指产品须更快上市,而价格则不断降低;包括采用非同步传输模式(ATM)、流量管理以及网际网路通讯协定等技术的各种宽频服务;这些被现有与新一代设备所采用的技术,则必须尽可能降低产品的成本。


有些制造商运用系统研发业者的技术来克服上述挑战,这些厂商提供完整的扩充卡,并内含系统运作所需的软体。因此运用3G基础建设的网路业者,可选用独立的网路卡或整套功能组件,例如由上述供应商所研发与生产的媒体闸道器等。其它业者则依赖内部的专业技术,在没有外界的协助下自行解决问题。第三种业者则采购内含开放性软体平台的完整系统,并将通讯协定层软体的研发工作交由本身的软体部门或外界专业软体研发厂商负责。


然而在所有类型的情况中,业者通常会低估针对复杂系统研发软体所须耗费的时间,导致投入的时间与人力资源往往不足,而忽略实际的需求。


研发软体所需投入的资源经常被低估

在最初的规划阶段,业者通常会先考量哪些功能已涵盖在晶片,亦或系统单晶片(SoC)的硬体中,但却往往低估研发软体所须投入的大量资源。支援特定应用的软体与通讯协定层须移动到晶片上或整合在系统内,但结果可能无法符合预期的目标。系统厂商可能须在急迫的时程内完成目标,且研发软体所需要的资源通常须从其它专案中取得,这种状况会延缓系统上市的时程。


因此,业者面临的问题是如何缩短研发时间、减少重复的作业、避免昂贵的整合成本、同时重复使用软体模组。


整合模式的电信系统解决方案

目前已有电信设备厂商针对数位用户线路存取多工器(DSLAM)、第3代无线通讯基础建设设备、都会区域网路交换器、塞取多工器(add-drop-mux)系统以及路由器提供完整的参考设计方案,内含网路介面卡与所须的软体。以下将以Agere的“Festino Solutions”研发环境为例,如(图一),介绍此类整合模式电信系统之结构。



《图一 Festino Solutions 研发系统》
《图一 Festino Solutions 研发系统》

整合式的电信系统解决方案包含了一系列针对不同传输、路由、以及交换器等设备所设计的参考设计。除具备所需的光学元件外,系统还包括线路介面单元零件的模组产品与整合方案,客户可根据不同的频宽需求选用适合的SONET/SDH介面卡。采用此一参考设计方案所研发的8或16埠产品,可提供155Mbps与622Mbps的资料传输速度。


除此之外,解决方案提供四组连结埠,资料传输率为2.5Gbps,并提供10Gbps的选购方案。系统研发业者与通讯设备制造商亦可获得研发应用软体的支援,争取顾客的委外合约研发通讯协定层软体。


除了运用参考设计方案进行研发外,顾客亦可透过此一整合式研发环境直接掌握硬体与软体的研发流程。这套系统包含一套基座(chassis),可用来安装不同的扩充卡。不同组态的系统环境最多可安装8组扩充卡,内含各种通讯模组,例如网路处理器、背板模组以及40Gbps单晶片型交换器。运用这种微型化系统,业者甚至可在实际硬体研发完成之前,例如像电路板开发完成前,就着手编写软体或通讯协定层软体;参考(图二)。


《图二 采整合式系统适配卡参考设计之4埠2.5 Gbits/s接口产品》
《图二 采整合式系统适配卡参考设计之4埠2.5 Gbits/s接口产品》

应用软体研发工具掌握市场先机

APIs(应用软体编程介面)以及驱动程式则由晶片制​​造商负责提供,这些研发工具可用来设计完整的软体。软体与硬体研发业者能在研发初期交流重要的资讯,其中包括有关以下领域的资讯:


  • ˙所需的外部记忆体模组;


  • ˙硬体介面的属性;


  • ˙可能面临的宽频与容量瓶颈。



后续硬体与软体之间的整合工作并不会遇到太大的问题,例如在没有使用硬体与软体整合研发环境所衍生的各种问题。软体研发方面可能遭遇的瓶颈可以在初期阶段加以排除,让专案主管能掌握更多的研发生产力。


如(图三)所示,Datapath Software(例如网路处理器的软体设计)的研发流程可在晶片样本上市之前就展开。后续的软体设计工作可与硬体研发同步进行,系统整合业者可在这个阶段开始作业,故能大幅缩短整套解决方案的研发时间。图三显示一套IP路由器的研发过程,业者能在预先时程的3个月前推出先期测试产品。


《图三 运用整合式研发环境后达到之节省时间效果》
《图三 运用整合式研发环境后达到之节省时间效果》

一个整合式的电信系统解决方案结合了多元化的需求,构成可运作的作业模式,研发环境可应用在各种不同的领域。在包括像DSLAM、交换器、路由器、以及各种3G基础建设等宽频存取系统中已见到理想的研发成果。但节省成本亦意谓制造商可根据实际的应用,重复使用同一套研发系统;此外特定应用软体支援范围也必须随时扩张,以配众多客户的需求。


业者亦须审慎观察各种标准、新型网路、以及模组技术的发展趋势;毕竟持续发展的系统才能保障业者在具备如此多功能工具上所作的投资。因此包括像先进电信运算架构(A-TCA)、新型记忆体技术,甚至是目前尚在讨论阶段的尖端研发工具,都是系统设备研发工程师应注意的焦点。目前市面上所有扩充卡都已纳入评估,尤其是内建最新记忆体晶片技术的方案(减少延迟DRAM或RLDRAM,而不是快速周期RAM或FCRAM)。


此外业界在背板技术上的热烈讨论,一直是所有业界工程师关注的焦点;最终还是电信系统制造商才有能力将趋势发展在实际的背板技术(例如Gigabit乙太网路、PICMIC或A- TCA)。而持续研发整合式的电信系统研发环境,即能配合不同客户的需求加以调整。


结语──展望未来

晶片制造商与其顾客面临截然不同的环境,包括像网路处理器、讯框器、映射器、交换器系统以及时脉合成晶片等复杂模组,皆需要精密的研发环境以及相关的尖端软体。通讯晶片供应商将成为专职化的晶片制造商。成功的关键在于广泛的系统知识,加上更高的整合度,将整套系统整合成单一模组。


现今的系统研发须进行审慎的规画,尤其须注意软体层面,其中包括特定应用、通讯协定层、或是驱动程式等。为让系统解决方案更快上市,电信系统设计环境也必须考量硬体与软体须同步研发的需要,让资源的运用达到最佳的效率,并能重复使用现有的硬体与软体模组。


以往的供应商与客户关系已成为过去式;编解码器、晶片制造商、以及软体/硬体供应商之间的合作,是现今满足电信设备制造商需求的重要关键,业界的焦点将集中在为传统与新一代多重服务网路提供更低廉的宽频功能。


(作者为Agere Systems欧非与中东地区基础建设应用事业群资深经理)


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