隨著服務供應商從傳統的先進電信計算平臺 (ATCA) 和專有物理尺寸及規格轉向網絡功能虛擬化 (NFV) 架構，對于功耗的重視仍舊處于主導地位。雖然使用普通處理器類型環境具有特定的便利性優勢，仍然有方法將功耗保持在最高技術水平。根據這篇文章中給出的分析，通過部署HP Proliant m800微卡，在滿足NFV架構要求的同時，有可能減少電信中心局的功耗。這款微卡服務器是通用語音處理的理想選擇，特別是對于語音轉碼應用更是如此。

關鍵因素—語音編碼

為了符合終端用戶應用編碼標準，語音轉碼在目前的網絡中很常見。如今的網絡采用了很多的語音編碼標準。這些編碼算法在稱為“編解碼器”的軟件中執行。歷史上來看，不同的蜂窩網絡供應商根據他們所采用的技術會使用不同的編碼標準。在北美洲，CDMA網絡中使用的是EVRC，而諸如AMR編解碼器被用在WCDMA或3GPP網絡中。固定網絡也已經開發出了屬于自已的編碼標準，而OTT供應商也已經推出了全新的編解碼器標準。更新一代的編解碼器提供高清 (HD) 語音功能，并且可升級至覆蓋整個語音保真要求的范圍。每個編解碼器標準系列有其自身的遷移路徑。雖然某些編解碼器能夠實現特定數量的網絡互連，而其它編解碼器需要復雜轉碼過程來實現兩個終端用戶間的通信。

如今，主要有兩種轉碼解決方案供操作人員選擇。第一種解決方案是使用基于數字信號處理器 (DSP) 的ATCA規范標準或專有規格。這個方法的優點在于，它提供了一種可以滿足高密度要求的可升級、低功率解決方案。然而，它不適于所需的NFV環境。這種情況下，一種可能的解決方案就是使轉碼功能獨立于主要應用（SBC、PBX、VoLTE等）之外，并且認可這項功能在NFV環境之外執行。

在載波網絡中進行轉碼的第二種常見解決方案是SoftDSP解決方案。這個解決方案具有完全位于NFV環境內的優點；然而，它的成本很高，而我也會在后面文章中討論其功率損耗。此外，較高的轉碼需求縮放也是一個主要問題。

雖然某些編解碼器能夠實現特定數量的網絡互連，而其它編解碼器需要復雜轉碼過程來實現兩個終端用戶間的通信。

HP MoonShot簡介

Proliant m800微卡服務器引入了一款全新的替代方法，并且在兩方面均達到最佳功能。不難預見，m800微卡將融入未來的NFV標準中。這將提供載波所要求的靈活性和部署簡便性。此外，作為m800微卡的計算引擎，TI KeyStoneTM II片上系統 (SoC) 提供低功率、低成本、高密度轉碼解決方案所需的DSP處理能力。

系統架構師根據功率與密度來設計他們的產品，因此，一個主要的考慮因素是基本語音轉碼標準測試，以確定一個指定的解決方案能否支持一定數量的VoIP轉碼通道（對話）。這個計量單位通常為兆赫 (MHz)。例如，如果一個指定的編解碼器需要10MHz進行編碼，并且處理器的運行頻率為1GHz，那么，100個編解碼器請求將使處理器性能最大化。在一款保守設計中，請求的數量被限制在80，或者限制某些系統級性能。

標準測試不言自明

為了將m800與基于最新、高性能的SoftDSP技術相比較，CouthIT和HP公司已經完成了語音轉碼標準測試。這些標準測試在HP MoonShot微卡內執行，從而提供真正的同類比較。m800微卡內組裝有德州儀器 (TI) 制造的4個KeyStone II 66AK2Hx SoC。Proliant m710微卡基于1.8GHz的Intel Xeon E3-1284L v3 CPU，并用于此次的標準測試。在總結這些標準測試時，我們將考慮一種涉及EVRC-B和GSM-AMR的可能轉碼情況，并比較SoftDSP與TI c66x DSP解決方案的性能。下面圖1中顯示的是，在一個載波轉碼網關中，有可能實現這個連接的最少載波要求。實際上，其中將會用到多個網關，而這也進一步突出了功率敏感解決方案的重要性。此外，有可能有需要更高MHz值的其它編解碼器轉碼對。

圖1：VoIP媒體網關理念

為了進行恰當的比較，我們需要了解兩個編解碼器的內核所需要的MHz值。圖2中給出了SoftDSP和C66x處理器的EVRC-B和GSM-AMR所需要的這些數值。

圖2：MHz要求

方程式中的下一塊內容是內核的數量，以及將進行比較的器件可用的MHz值。轉碼應用非常適用于多核環境。在對于編碼和解碼有同樣要求時，不需要在多個內核（或線程）之間劃分任務。需要注意的重要一點是均衡負載，這樣的話，任一特定內核都不會出現過載的情況。這就需要考慮一個VoIP轉碼框架，而這也超出了本文的范圍。圖3提供了針對增強模式的高性能SoftDSP環境中，以及包含8個C66x DSP內核，連同4個ARM Cortex-A15內核的TI SoC的基本單器件處理能力。

圖3：器件級性能

下一個比較基本為電路板級或微卡級上的比較。圖4顯示的是標準COTS規格中的微卡級比較。

圖4：COTS外形尺寸

下面的表1給出了每個解決方案轉碼密度的微卡級比較。這個表格顯示了基于m800 DSP的微卡的巨大優勢。

表1：COTS級密度比較

我們可以將這個分析更進一步，假定HP MoonShot機箱已用SoftDSP技術達到了最大處理能力。在這個情況下，可以支持19208個對話。只需10個m800微卡即可實現同樣的轉碼要求。如果一個Moonshot機箱上插滿了45個m800微卡，那么可以支持90372個對話。這將需要5個支持SoftDSP技術的Moonshot機箱來支持同樣數量的對話。

節電

前面的分析也對電信中央局功耗產生了重大的影響。兩個微卡的大約功率均為70W，所以，采用SoftDSP解決方案的滿Moonshot機箱功率大約為3.15KW，而等效的m800解決方案的功率值大約為700W。未來，我們的標準測試工作將有可能把注意力放在解決方案的總體成本方面。

目前的語音轉碼解決方案中所需要的轉碼功能要遠遠簡單于本文中所測試的轉碼功能。很多其它特性包含于每條“通道”中。例如，音調檢測、音調生成、舒適白噪聲插入、傳真，以及很多其它特性。每一種功能都要消耗一定數量的MHz。此外，還需要算法來均衡現有資源上的負載，并實現總體應用的升級。使用m800解決方案的另外一個優勢就是每個器件內有4個ARM Cortex-A15內核。這樣，每個m800微卡內預留了16GHz（每個機箱預留720GHz），而這并未計入本次標準測試比較中。文中討論的很多VoIP特性可在這些內核中執行，從而創建出滿載波級解決方案。為了符合真實網絡中的應用要求，SoftDSP解決方案需要增加額外的微卡（機箱）。

DSP的價值

目前市面上的很多VoIP轉碼軟件解決方案是基于TI DSP的。elnfochip目前以m800微卡所采用的設計理念運行，而這一理念可被載波或網絡設備供應商用來進行轉碼解決方案原型設計。此外，還有很多的TI軟件合作伙伴，以及網絡設備供應商用C66x DSP內核來執行軟件。對于那些希望開發屬于自己的解決方案的用戶，ENEA為電信專用程序提供了一個豐富的開發環境。最后，TI網站上也提供了大量的資源。在網站上可免費下載多核軟件開發套件 (MCSDK)、語音庫組件、以及很多語音編解碼器。

在相當長的時間里，由于本文中所討論的原因， DSP技術被用來滿足載波轉碼的需求。近些年，為了充分利用NFV的許多優勢，用戶已經開始轉向SoftDSP技術。隨著針對HP Moonshot的m800微卡的推出，DSP技術將繼續降低載波的功耗與成本。