導(dǎo)言

　　在過去的20年中，手機(jī)已實(shí)現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)，成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€(gè)重要部分。至始至終，ARM都是手機(jī)的核心部分，在支持日益復(fù)雜功能的同時(shí)一直致力于通過行業(yè)領(lǐng)先的低功耗來延長(zhǎng)電池壽命。

　　智能手機(jī)的復(fù)雜性尚未得到充分的認(rèn)識(shí)，通常而言，智能手機(jī)都擁有10個(gè)以上基于ARM的處理器，負(fù)責(zé)處理觸屏、感應(yīng)處理器、定位、照相、圖形、應(yīng)用程序等功能以及不斷增長(zhǎng)的大量連接功能，如Wi-Fi、藍(lán)牙和LTE。

　　隨著無線通信行業(yè)為下一代移動(dòng)寬帶設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化而升級(jí)，即實(shí)現(xiàn)所謂的“5G”， 本白皮書將探討這對(duì)于技術(shù)、挑戰(zhàn)和使用案例來說意味著什么。我們將重點(diǎn)關(guān)注基于ARM Cortex-R8的實(shí)時(shí)處理器將如何為我們帶來多兆比特（multi-Gigabit）的新產(chǎn)品，同時(shí)仍以低功耗作為設(shè)計(jì)核心。

　　快速移動(dòng)寬帶革命

　　隨著移動(dòng)寬帶的持續(xù)變革，我們看到新的使用案例正不斷涌現(xiàn)。5G的出現(xiàn)將繼續(xù)推動(dòng)一直處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)且相互連接的世界，同時(shí)反過來改變?nèi)祟愅澜缃换サ姆绞健Ｍ嗾妆忍胤?wù)一樣，5G也承諾支持低吞吐量、能量受限的設(shè)備或所謂的“Massive Machine-Type Communications” （mMTC）。我們看到如今LTE中出現(xiàn)了MTC，其標(biāo)準(zhǔn)包括LTE Cat-0和NB-IOT，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都保證為5G奠定基礎(chǔ)。

　　談及5G，人們腦海中首先想到的就是移動(dòng)設(shè)備。如今智能手機(jī)的體驗(yàn)已經(jīng)夠復(fù)雜的了，那么隨著5G的來臨，手機(jī)又有什么不一樣的地方呢？如今討論5G標(biāo)準(zhǔn)的一些提議大多圍繞網(wǎng)絡(luò)效率，主要關(guān)注如何處理移動(dòng)數(shù)據(jù)的絕對(duì)值和需求。千兆位級(jí)服務(wù)將允許消費(fèi)者在近乎瞬間內(nèi)完成數(shù)字化內(nèi)容下載，而超低延時(shí)連接可使諸如VR 和AR服務(wù)、新型的汽車應(yīng)用皆成為可能。

　　在傳統(tǒng)手機(jī)之外，我們將5G視為一個(gè)重要技術(shù)，能夠促成更多的額外服務(wù)。5G將讓遠(yuǎn)程醫(yī)療變成現(xiàn)實(shí)，允許內(nèi)科醫(yī)生和醫(yī)療保健工作者通過連接5G的設(shè)備遠(yuǎn)程管理病人，這是普及醫(yī)療保健和身心健康的真正機(jī)會(huì)。

　　低碳經(jīng)濟(jì)可能是未來十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)達(dá)世界的最大挑戰(zhàn)之一。高效可靠無線互聯(lián)網(wǎng)的廣泛利用將有助于實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，因?yàn)檫@可以保證效率并促成更高程度的控制和融合。從管理智能街道照明、遠(yuǎn)程排放監(jiān)控、公共交通到公共信息，5G將為我們的日常生活帶來無限可能。就連5G網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)本身也要求降低功耗，這同時(shí)可為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商降低運(yùn)營(yíng)成本，并極大地降低碳排放。

　　5G不僅僅能夠在家里家外，還能在開車時(shí)為我們帶來全新體驗(yàn)。5G被視為“超越移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)”的技術(shù)。其高性能和低延遲的特點(diǎn)，使其能夠以傳統(tǒng)4G/WiFi服務(wù)難以企及的方式進(jìn)行推廣。互聯(lián)汽車或自動(dòng)駕駛被視為非常需要高可靠、低延遲無線連接的重要領(lǐng)域，用于例如安全和防碰撞。

　　使下一代設(shè)備成為可能

　　頻譜是一個(gè)寶貴的資源，而過去十年間隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)需求量的激增，對(duì)無線電頻譜的需求也隨之增長(zhǎng)。以前我們認(rèn)為無線電頻譜分為“塊”或“媒介物”，可以應(yīng)用于不同領(lǐng)域，例如電視、Wi-Fi、藍(lán)牙或手機(jī)。監(jiān)管者，例如美國(guó)的聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）和英國(guó)的通信管理局（OFCOM））按區(qū)域分配頻譜以用于不同領(lǐng)域。

　　在手機(jī)出現(xiàn)的早期就相對(duì)簡(jiǎn)單，分配幾塊頻譜（通常以拍賣的方式進(jìn)行）以提供主要以語音為基礎(chǔ)的服務(wù)，這從其本質(zhì)上而言只會(huì)消耗很少量的頻譜。在過去十年內(nèi)，隨著智能手機(jī)的出現(xiàn)，這一情形不復(fù)存在，而且頻譜越來越多地被用于移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)。一般而言，提供給用戶的吞吐量越高，為此服務(wù)而使用的頻譜也越多。如果你也將這一數(shù)字乘以用戶數(shù)，你很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)供不應(yīng)求，而傳統(tǒng)意義上的頻譜分配沒有跟上這一變化。

　　認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)之后，我們整個(gè)行業(yè)要如何跟上變化、提供移動(dòng)寬帶體驗(yàn)，而這對(duì)未來十年的手機(jī)技術(shù)挑戰(zhàn)又意味著什么呢？

　　外加先進(jìn)無線技術(shù)的載波聚合（稱為MIMO）被用于幫助緩解壓力并提供更高效的服務(wù)。從3G系統(tǒng)到LTE，我們看到數(shù)據(jù)速率不斷增加，盡管這部分成果來源于更復(fù)雜的調(diào)制和MIMO技術(shù)，但是吞吐量的增加主要受益于載波聚合的進(jìn)步，使得更高效利用碎片式頻譜成為現(xiàn)實(shí)。

　　授權(quán)頻段是頻譜的一部分，其使用也存在特定的局限性；例如：某塊頻譜可能僅限于手機(jī)業(yè)務(wù)使用并分配給某個(gè)特定的手機(jī)運(yùn)營(yíng)商。授權(quán)頻段的優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)營(yíng)商可以完全控制該部分的頻譜，這樣就可以管理服務(wù)質(zhì)量并提供相應(yīng)的服務(wù)。授權(quán)頻段的局限性在于其是一種始終寶貴的資源，無法滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)不斷增長(zhǎng)的需求，無法滿足快速增長(zhǎng)的用戶群體的要求。為了克服這個(gè)局限性，運(yùn)營(yíng)商越來越關(guān)注他們?nèi)绾慰梢詫⑽词跈?quán)頻段和既有的授權(quán)頻段服務(wù)結(jié)合起來。我們?cè)絹碓蕉嗟乜吹綄⑽词跈?quán)頻段納入到載波聚合，這樣設(shè)備可以同時(shí)使用授權(quán)頻段（通常作為一個(gè)控制通道）和未授權(quán)卸載，如：用于諸如Wi-Fi和新興的LTE未授權(quán)技術(shù)。第三代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP）內(nèi)許多LTE標(biāo)準(zhǔn)所剩的優(yōu)勢(shì)集中關(guān)注這些未授權(quán)卸載技術(shù)的管理。

　　5G擁有良好的前景，但是其標(biāo)準(zhǔn)尚未確立。正如我們?cè)谇耙还?jié)所看到的，如果處理得當(dāng)，那么5G將開啟未來20年數(shù)字化服務(wù)的發(fā)展，為我們的日常生活帶來全新，并且更強(qiáng)大的用例。

　　5G的核心將帶來全新的調(diào)制算法和日益復(fù)雜的MIMO技術(shù)，從而最大化寶貴頻譜資源的使用效率并提供較早期LTE性能50倍的吞吐量。5G概念也包括一個(gè)很寬波段的頻帶，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們?nèi)缃裨贚TE中看到的頻帶，原因在于使各頻段間的接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)和諧，并且在努力增加下一代服務(wù)的容量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)效率的最大化。從提供廣域服務(wù)的sub GHz頻段到如今Wi-Fi廣泛使用的區(qū)域性GHz頻段，我們將看到5G應(yīng)用于范圍廣泛的部署情景。進(jìn)一步來講，5G能夠支持30Hz以上的至今未充分利用的mm波段。這些波段能夠提供與5G相關(guān)的數(shù)千兆比特每秒（multi-Gbps）吞吐量。mm波段的缺點(diǎn)之一包括：我們只可以期待設(shè)備在“視線”和基站幾十米之內(nèi)工作，這在本質(zhì)上將為部署帶來挑戰(zhàn)。

　　所以，這一切對(duì)智能手機(jī)的未來都意味著什么呢？尤其是對(duì)調(diào)制解調(diào)器基帶加工的未來意味著什么呢？回顧這些趨勢(shì)，我們注意到，SoC設(shè)計(jì)者在滿足以下新要求時(shí)也面臨這三個(gè)主題：

　　數(shù)據(jù)速率持續(xù)上升，我們有望看到在不久的將來以LTE為基礎(chǔ)的多兆比特服務(wù)，5G的吞吐量可能可以高達(dá)10至20Gbps。

　　載波聚合的大量增加。吞吐量和網(wǎng)絡(luò)容量最終由日益復(fù)雜的載波聚合提供。該聚合讓手機(jī)調(diào)制解調(diào)器處理器具有高運(yùn)算復(fù)雜度，因?yàn)槠錇槎鄠€(gè)并聯(lián)無線接入承載服務(wù)。該主題將持續(xù)成為L(zhǎng)TE技術(shù)（LTE高級(jí)Pro）和5G技術(shù)進(jìn)化的關(guān)鍵。

　　為持續(xù)推動(dòng)功效和手機(jī)電池壽命的最大化。由于引進(jìn)了新的接入技術(shù)，新的技術(shù)無法就用戶體驗(yàn)做出妥協(xié)，因?yàn)檫@樣的手機(jī)調(diào)制解調(diào)器需要將功效作為其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

　　正如我們將在本白皮書下文內(nèi)容看到的一樣，ARM Cortex-R8有助于設(shè)計(jì)者能夠滿足以上需求，在兼顧上一代諸如3G和LTE等技術(shù)的反向兼容性和傳統(tǒng)支持的同時(shí)，繼續(xù)成為當(dāng)前多模設(shè)備的必須。

　　介紹Cortex-R8，下一代移動(dòng)寬帶的關(guān)鍵

　　Cortex-R8處理器是自ARM以來最高性能嵌入式實(shí)時(shí)處理器。該處理器采用成熟技術(shù)，但是將性能表現(xiàn)提升到新高峰。處理器流水線采用了許多ARM技術(shù)，用以開發(fā)最高性能的應(yīng)用處理器，并使這些處理器提供最高性能的同時(shí)，滿足強(qiáng)實(shí)時(shí)（hard real-time） 的要求。

　　強(qiáng)實(shí)時(shí)（hard real-time）是指處理器在已知最壞（決定性的）情況延遲下，可以非常快速地切換以解決一件新的重要事件。該最壞情況延遲通常都只有幾納秒，使來自系統(tǒng)其他部分的中斷能夠得到發(fā)現(xiàn)并迅速采取行動(dòng)解決。第一層LTE高級(jí)Pro和5G調(diào)制解調(diào)器的任務(wù)控制將處理多載波和很高的數(shù)據(jù)速率。因此，處理器必須以很高的時(shí)鐘脈沖頻率運(yùn)行，并能夠在很多任務(wù)之間很快速地切換并處理外來事件。諸如Wi-Fi的未授權(quán)載波提供的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包速率比LTE更高，將這些不同的載波結(jié)合和控制需要一個(gè)專門的處理器。帶有11級(jí)流水線的Cortex-R8可以被快速計(jì)時(shí)，以提供所需的性能。流水線是“亂序的”，這意味著就算有些指令在等待來自較慢外部存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時(shí)，也可以繼續(xù)處理，這在很大程度上減少了流水線的“故障”，并提供盡可能最好的性能。

　　Cortex-R8也加強(qiáng)了緊密耦合存儲(chǔ)（TCM），允許快速存儲(chǔ)中存在更多的代碼和數(shù)據(jù)，這樣在訪問重要程序和數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)存在延遲。不同于高速緩存是由處理器管理的，緊密耦合存儲(chǔ)是由開發(fā)人員管理的，這樣重要的指令和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都始終能夠立即獲得。在調(diào)制解調(diào)器內(nèi)有一些非常關(guān)鍵的實(shí)時(shí)程序，而其他程序不是那么重要，可以在后臺(tái)運(yùn)行。

　　Cortex-R8使多達(dá)4個(gè)處理器能夠集成到一個(gè)單一致的集群。就調(diào)制解調(diào)器而言，這些處理器通常是以不對(duì)稱的處理模式運(yùn)行的，以獲得最佳效率。它能夠在手機(jī)處于空閑模式時(shí)關(guān)閉處理器電源，并只有當(dāng)吞吐量上升時(shí)才接通額外處理器的電源，這樣可以極大地延長(zhǎng)電池壽命。這一可配置性也使得如今的開發(fā)商能夠創(chuàng)建不同的調(diào)制解調(diào)器，通過對(duì)軟件的單一投資和可擴(kuò)展的性能，滿足不同LTE類型的需求。

　　Cortex-R8可在諸多的界面接口中靈活選擇，從而轉(zhuǎn)向其他調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)。用于控制外部硬件和加速器的專用接口的控制延時(shí)最低，以確保在復(fù)雜系統(tǒng)中盡可能地實(shí)現(xiàn)最佳性能。

　　但是，Cortex-R8并不僅僅用于調(diào)制解碼器設(shè)計(jì)。它提供的行業(yè)領(lǐng)先性能也適用于企業(yè)存儲(chǔ)產(chǎn)品，包括HDD和SSD及其他要求可擴(kuò)展性的嵌入式實(shí)時(shí)平臺(tái)。Cortex-R8實(shí)施新的錯(cuò)誤檢測(cè)、更正和控制方案，以盡可能地確保可靠性。

　　提供下一代移動(dòng)寬帶體驗(yàn)

　　和5G全新優(yōu)化及高效率的空中接口一樣，支撐5G基礎(chǔ)設(shè)施要求的改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)必須能夠簡(jiǎn)化管理、并創(chuàng)建管理工具協(xié)調(diào)層（orchestration layer），這個(gè)協(xié)調(diào)層的作用是簡(jiǎn)化下層硬件和軟件的復(fù)雜性。

　　全新5G基礎(chǔ)設(shè)施的成功部署需要將不同設(shè)備組合。根據(jù)地理?xiàng)l件，有可能需要諸如云端無線接入網(wǎng)（Cloud RAN）、分散式內(nèi)容分發(fā)、可擴(kuò)展性控制網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)天線陣列等技術(shù)。以云端無線接入網(wǎng)為例，該新技術(shù)顛覆力非常巨大，當(dāng)多個(gè)基站單元和相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)共同整合到“云端”時(shí)，可以提供云端無線接入網(wǎng)。

　　為了滿足云端無線接入網(wǎng)、分散式內(nèi)容分發(fā)和可擴(kuò)展性控制網(wǎng)絡(luò)中這些全新平臺(tái)的需求，我們已經(jīng)通過使用一些重要的新興技術(shù)取得了重要的進(jìn)步：

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）是一種提供網(wǎng)路可擴(kuò)展性連接和簡(jiǎn)化舊的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的新方式。SDN是由開放網(wǎng)路基金會(huì)（Open Networking Foundation）初步開發(fā)的一套標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通過將控制平面和數(shù)據(jù)平面分開提供網(wǎng)絡(luò)功能的抽象層。網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)營(yíng)可以集中進(jìn)行，而不是分散到不同的網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)箱。通過簡(jiǎn)化的抽象軟件層進(jìn)行集中控制帶來了諸多益處，如降低了運(yùn)營(yíng)成本、提高了自動(dòng)化、控制、靈活性、敏捷性和應(yīng)用創(chuàng)新。SDN將會(huì)改變?cè)O(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的方式，而且接入節(jié)點(diǎn)同聚合節(jié)點(diǎn)之間的連接方式也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。

　　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）允許傳統(tǒng)功能從所有權(quán)硬件防火墻轉(zhuǎn)移到更標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器、交換器和存儲(chǔ)元件。當(dāng)這些新功能應(yīng)用于軟件，它們可以輕易地應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或用戶端的平臺(tái)，以充分利用全球網(wǎng)絡(luò)效率。因此，NFV的益處包括通過更少的依賴所有權(quán)和專用硬件來降低資本支出（CapEx）和運(yùn)營(yíng)成本（OpEx）。由于更快的配置、測(cè)試和整合，使用NFV可以加速市場(chǎng)實(shí)時(shí)服務(wù)。為了支撐諸多延時(shí)敏感的5G功能和終端使用案例，NFV的執(zhí)行必須與優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)卸載能力配對(duì)，也須同諸如移動(dòng)電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備計(jì)算（Mobile Edge Compute）技術(shù)相配對(duì)，這些技術(shù)將這些虛擬化的網(wǎng)絡(luò)功能盡可能貼近接入網(wǎng)絡(luò)的電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備，以避免網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的過度轉(zhuǎn)變。

　　分布式智能。通過支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)更多的分布式智能，可以通過云端已經(jīng)調(diào)部署的可用資源分布基本的決策點(diǎn)。使用工作負(fù)荷優(yōu)化的硬件和軟件來確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各布點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)。工作負(fù)荷優(yōu)化硬件以高度集成的SoCs為基礎(chǔ)，具有異構(gòu)處理能力，這使得該硬件在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以變得智能，即使是縮減到最高功率和形狀因數(shù)強(qiáng)迫區(qū)位。普通的軟件平臺(tái)能夠允許開發(fā)者和IT用戶更快地調(diào)配服務(wù)。

　　存儲(chǔ)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的發(fā)展，我們也會(huì)看到存儲(chǔ)直接融合到基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。然而通常我們將“云端”存儲(chǔ)融合到數(shù)據(jù)中心內(nèi)，我們會(huì)逐漸看到存儲(chǔ)遷移到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)。我們認(rèn)為5G設(shè)備的核心在于高帶寬和低延時(shí)服務(wù)。這些要求不僅影響空中接口無線方面，也會(huì)推進(jìn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。分布存儲(chǔ)和提高電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備的智能程度都有利于通過使回路延時(shí)最小化并提供所需的服務(wù)和智能以實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

　　這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)是下一代基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)或“智能靈活云”（Intelligent Flexible Could）的基礎(chǔ)之一。云端之所以靈活是因?yàn)槠淇梢钥焖贊M足不同的網(wǎng)絡(luò)要求并且增加5G空中接口的具體挑戰(zhàn)。云端之所以智能是因?yàn)槠淅脴I(yè)務(wù)、顧客和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來加強(qiáng)既有的服務(wù)，并且其是創(chuàng)建高度創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)性的新服務(wù)的基礎(chǔ)。

　　ARM及其合作伙伴提供基于ARM的通用處理平臺(tái)，以滿足實(shí)現(xiàn)5G方式的不同需求。

　　為什么在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中使用ARM Cortex-A系列的處理器？

　　ARM正在提供處理器和相互連接的IP來滿足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求，未來的需求直接推進(jìn)了ARM路線圖。要提供這樣的服務(wù)，關(guān)鍵在于各種各樣的Cortex A處理器內(nèi)核和高速緩存一致性互聯(lián)，例如Cortex-A72，Cortex-A53和互聯(lián)產(chǎn)品的CCN家族。

　　新的SoC平臺(tái)將提供一系列多核異構(gòu)CPU、DSP和功能特定的加速器內(nèi)核，對(duì)于滿足吞吐要求、5G部署延時(shí)和靈活性要求至關(guān)重要。越來越多的功能將被融合到單個(gè)SoC中，這通常將處理多種流量類型，包括數(shù)據(jù)通道有效負(fù)荷、控制平面流量、前端處理和用戶調(diào)度。

　　伴隨著發(fā)展集成與更高性能SoC的趨勢(shì)，將會(huì)出現(xiàn)一些處理部件通過處理器內(nèi)核和智能信號(hào)處理部件，來支持突發(fā)性高速流量有效負(fù)荷和時(shí)延敏感流量的情況。

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用混合了3個(gè)不同功能的不同層面：控制面板處理、數(shù)據(jù)包或回程處理、及在任一特定SoC設(shè)備上可獲得的幾個(gè)內(nèi)核簇之間事件或流量調(diào)度。

　　5G基站設(shè)備同5G核心設(shè)備相比具有完全不同的功能。設(shè)計(jì)者必須要確定處理器功能的最佳混合以應(yīng)對(duì)所需的處理，從可獲得的技術(shù)選項(xiàng)中做出選擇，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提供自己的設(shè)計(jì)以抓住市場(chǎng)機(jī)遇。

　　控制面板：控制面板的功能要求每個(gè)數(shù)據(jù)包處理量最大化，尤其是每個(gè)數(shù)據(jù)包所涉及的數(shù)以萬計(jì)的指令，通常是以“從運(yùn)行到完成”的模式分配。亂序和多級(jí)流水線可以得到非常有效的利用。

　　具備虛擬化功能的高性能內(nèi)核可以滿足控制面板、內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡(luò)和其他要求高單線程性能功能的需求。在控制面板運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用包括NFV、用于云端和邊緣網(wǎng)絡(luò)的CDN和要求更多性能的潛在新興遠(yuǎn)程訪問技術(shù)（例如：5G）。

　　數(shù)據(jù)平面：

　　網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于能夠看到幾百M(fèi)bps或也許Gbps范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)速率；訪問或云端部分感受到1至10 Gbps的數(shù)據(jù)；內(nèi)核處理20至幾百Gbps的數(shù)據(jù)。和控制面板不同的是，此處的挑戰(zhàn)在于處理回程流量的爆發(fā)、處理數(shù)據(jù)頭并將數(shù)據(jù)置于緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)而不丟失任何數(shù)據(jù)包。

　　這包括處理的完全不同方式。許多數(shù)據(jù)平面設(shè)計(jì)使用專用的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)通過ARM AMBA?互聯(lián)將數(shù)據(jù)層面處理器連接到SoC。DSP提供一個(gè)專用最優(yōu)指令組用于數(shù)據(jù)平面處理，并且將CPU從高耗電和計(jì)算密集型功能卸載。

　　除了用于控制處理的每個(gè)數(shù)據(jù)包數(shù)以萬計(jì)的指令，數(shù)據(jù)包處理可能僅僅使用幾百個(gè)指令/數(shù)據(jù)包。訪問高速緩沖存儲(chǔ)器（指令、數(shù)據(jù)、L2和L3）和外部存儲(chǔ)器對(duì)數(shù)據(jù)包處理來說也是不同的。

　　數(shù)據(jù)和控制處理之間存在一個(gè)重要的區(qū)別。ARM使用“無狀態(tài)”（stateless）和“有狀態(tài)”（statful）的術(shù)語來區(qū)別這兩個(gè)概念。無狀態(tài)處理使用海量的小內(nèi)核來處理進(jìn)入SoC數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流。每個(gè)內(nèi)核以“從運(yùn)行到完成的模式”運(yùn)行，以給數(shù)據(jù)頭分類，并將數(shù)據(jù)包納入存儲(chǔ)器。每個(gè)數(shù)據(jù)包單獨(dú)的處理；內(nèi)核只知悉之前的任何數(shù)據(jù)包。內(nèi)核的數(shù)量和互聯(lián)的尺寸僅僅根據(jù)界面速度變化。相反，有狀態(tài)處理 適用于更高水平的決策，數(shù)據(jù)包的歷史在這樣的情形下很重要。流量和會(huì)議可以得到管理，尤其是控制平面。

　　調(diào)度：

　　5G系統(tǒng)的另一個(gè)挑戰(zhàn)在于與前兩個(gè)正交。對(duì)于用戶訪問調(diào)度，如果需要按照可獲得的空中接口帶寬調(diào)度用戶，延時(shí)是關(guān)鍵。以LTE為例，空中接口可能有幾百個(gè)用戶將被調(diào)度到他們自己的時(shí)隙。所有這一切都需要按照5G標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間限制通過潛在幾個(gè)內(nèi)核計(jì)算：可能小于0.5ms。這涉及很多優(yōu)先計(jì)算、接收和傳輸任務(wù)的調(diào)度、及從DSPs、處理器和存儲(chǔ)器接收和向DSPs、處理器和存儲(chǔ)器發(fā)送信號(hào)。因此，具備在異構(gòu)架構(gòu)下使用多個(gè)內(nèi)核并且在多個(gè)內(nèi)核間切換的能力至關(guān)重要。

　　技術(shù)要求：

　　隨著智能連接設(shè)備上的數(shù)據(jù)消費(fèi)的急速增長(zhǎng)，受到新的空中接口技術(shù)（如5G）的推動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員利用相同的功率和設(shè)備位置來提供更佳性能的任務(wù)帶來新設(shè)計(jì)。ARM一直在開發(fā)IP來支持更高的性能、多核處理器。連貫連接線、最佳性能增強(qiáng)物理和邏輯IP都支持這些非常靈活的異構(gòu)結(jié)構(gòu)，異構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)于確保滿足5G性能要求至關(guān)重要。新的ARM內(nèi)核，如Cortex-A72和Cortex-A53，已經(jīng)使得性能/瓦特和性能可擴(kuò)展性目標(biāo)能夠在下一代SoC設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)。此外，在研發(fā)預(yù)算受到挑戰(zhàn)的當(dāng)下，具備良好支持的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指令集合結(jié)構(gòu)（ISA）使得SoC設(shè)計(jì)經(jīng)理能夠更快地將產(chǎn)品投入市場(chǎng)，節(jié)約研發(fā)資金，開發(fā)具有附加值和差異化專用的特點(diǎn)。

　　小結(jié)

　　在過去20年內(nèi)，ARM已然成為移動(dòng)變革的核心。從早期的2G手機(jī)到3G再到LTE，已經(jīng)有超過200億手機(jī)采用了ARM技術(shù)，ARM是蜂窩式調(diào)制解調(diào)器的核心。以ARM為基礎(chǔ)的調(diào)制解調(diào)器使得我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹悄苁謾C(jī)變成現(xiàn)實(shí)。

　　隨著LTE日益成熟，我們已經(jīng)把連接數(shù)字化生活的方方面面變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在諸如電子郵件、新聞和社交媒體等信息化服務(wù)之外，我們看到現(xiàn)在人們傾向于更復(fù)雜的使用案例，覆蓋到日常生活的方方面面，如健康、福利、醫(yī)療等等。就算是這些設(shè)備的形狀因數(shù)已經(jīng)開始改變并打破傳統(tǒng)智能手機(jī)的限制；新的應(yīng)用，如可穿戴，已經(jīng)與我們的日常生活無縫銜接。

　　展望手機(jī)發(fā)展的下一個(gè)十年，我們可以有哪些期待呢？對(duì)服務(wù)的更多需求給服務(wù)我們的網(wǎng)絡(luò)提出了更大容量的要求。更有效地利用無線頻譜是至關(guān)重要的，這將行業(yè)研究催化推進(jìn)到5G無線通信系統(tǒng)。增加移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的容量，可以讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不僅服務(wù)更多的用戶，并且隨著世界在物聯(lián)網(wǎng)的這把大傘下相互連接，也服務(wù)更多的“事件”或物體。通過更高效地使用和監(jiān)控資源實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)、通過遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)現(xiàn)普遍醫(yī)療保健或?qū)崿F(xiàn)汽車聯(lián)網(wǎng)，這次都只是持續(xù)移動(dòng)變革所帶來的諸多益處中的其中幾個(gè)。

　　正如我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)這些益處而建立了這些訪問技術(shù)一樣，對(duì)于下一代移動(dòng)設(shè)備，我們也需要提供先進(jìn)的處理能力。ARM Cortex-R8具備高效節(jié)能、實(shí)時(shí)處理的特點(diǎn)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)這一承諾，讓設(shè)備供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商能夠開發(fā)5G的潛能。