過(guò)去20年來(lái)，手機(jī)已實(shí)現(xiàn)了爆炸式的成長(zhǎng)，成為我們?nèi)粘Ｉ钪兄匾囊徊糠?。然而，我們尚未能完全掌握手機(jī)的復(fù)雜性——智能型手機(jī)通常采用超過(guò)10個(gè)ARM-based處理器，用于處理觸控屏幕、傳感器處理、定位、照相、繪圖、應(yīng)用程序等功能，以及不斷增加的大量連接功能，如Wi-Fi、藍(lán)牙和LTE。

　　隨著無(wú)線(xiàn)產(chǎn)業(yè)加速為下一代行動(dòng)寬帶裝置進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，即實(shí)現(xiàn)所謂的「5G」， 本文將探討這對(duì)于最終將實(shí)現(xiàn)的技術(shù)、挑戰(zhàn)和使用案例有何意義。此外，也將以ARM Cortex-R8為例探討如何在透過(guò)實(shí)時(shí)處理器實(shí)現(xiàn)multi-Gigabit（Gb）新系列產(chǎn)品的同時(shí)，仍然以低功耗作為設(shè)計(jì)核心。

　　快節(jié)奏的行動(dòng)寬帶革命

　　隨著行動(dòng)寬帶持續(xù)變革，我們看到新的使用案例不斷涌現(xiàn)。5G的出現(xiàn)將繼續(xù)推動(dòng)常時(shí)開(kāi)啟、永不斷線(xiàn)的互連世界，同時(shí)還改變了人類(lèi)與世界互動(dòng)的方式。如同數(shù)Gb級(jí)服務(wù)一樣，5G也承諾支持低吞吐量、能量受限的裝置或所謂的「大規(guī)模機(jī)器類(lèi)通訊」（mMTC）。我們看到如今LTE中出現(xiàn)了mMTC，其標(biāo)準(zhǔn)包括LTE Cat-0和NB-IoT，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都確?？蔀?G奠定基礎(chǔ)。

　　談及5G，人們腦海中首先想到的就是行動(dòng)裝置。如今智能型手機(jī)的體驗(yàn)已經(jīng)夠復(fù)雜了，隨著5G的來(lái)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著網(wǎng)絡(luò)效率，主要關(guān)注如何處理行動(dòng)資料巨大的量和需求。數(shù)Gb級(jí)的服務(wù)讓消費(fèi)者在近乎瞬間內(nèi)完成數(shù)字內(nèi)容下載，而超低延遲連接則使諸如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和擴(kuò)增實(shí)境（AR）服務(wù)、新型的汽車(chē)應(yīng)用成為可能。

　　在傳統(tǒng)手機(jī)之外，我們將5G視為一個(gè)重要技術(shù)，能夠促成更多的服務(wù)。5G將讓遠(yuǎn)程醫(yī)療成為現(xiàn)實(shí)，醫(yī)師和醫(yī)療保健工作人員可透過(guò)連接5G裝置遠(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(lái)十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)已開(kāi)發(fā)世界的最大挑戰(zhàn)之一。透過(guò)高效可靠的無(wú)線(xiàn)因特網(wǎng)廣泛利用，將有助于實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗艽_保效率并促成更高度的控制和融合。從管理智慧街道照明、遠(yuǎn)程排放監(jiān)控、公共運(yùn)輸與公共信息，5G將為日常生活帶來(lái)無(wú)限可能。就連5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)本身也要求降低功耗，這可為行動(dòng)運(yùn)營(yíng)商降低運(yùn)營(yíng)成本，并極大地降低碳排放。

　　除了在家庭中，5G還能在開(kāi)車(chē)時(shí)帶來(lái)全新體驗(yàn)。5G被視為「超越行動(dòng)因特網(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/Wi-Fi服務(wù)部署于以往難以企及的領(lǐng)域。例如，連網(wǎng)汽車(chē)或自動(dòng)駕駛車(chē)被視為必須具備高可靠、低延遲無(wú)線(xiàn)連接的重要領(lǐng)域，用于安全與防碰撞等應(yīng)用。

　　使下一代裝置成為可能

　　頻譜是一項(xiàng)寶貴的資源，而過(guò)去十年間隨著行動(dòng)業(yè)務(wù)需求量激增，對(duì)于無(wú)線(xiàn)電頻譜的需求也隨之成長(zhǎng)。以往認(rèn)為無(wú)線(xiàn)電頻譜被分為「區(qū)段」或「載波」，可以應(yīng)用于不同領(lǐng)域，例如TV、Wi-Fi、藍(lán)牙或手機(jī)。而諸如美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)（FCC）和英國(guó)的通訊管理局（OFCOM）等監(jiān)管機(jī)關(guān)則按區(qū)域分配頻譜以用于不同領(lǐng)域。

　　在早期手機(jī)出現(xiàn)之際相對(duì)簡(jiǎn)單，頻譜被劃分為幾個(gè)區(qū)間（通常以拍賣(mài)方式進(jìn)行），目的在于提供以語(yǔ)音為基礎(chǔ)的服務(wù)——在其本質(zhì)上只消耗很少量的頻譜。過(guò)去十年來(lái)，隨著智能型手機(jī)的出現(xiàn)，改變了這種情形，頻譜也越來(lái)越被廣泛用于行動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)。一般而言，提供給用戶(hù)的吞吐量越高，為此服務(wù)而使用的頻譜也越多。如果你將這一數(shù)字乘以用戶(hù)數(shù)，很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)行動(dòng)數(shù)據(jù)供不應(yīng)求，而傳統(tǒng)意義上的頻譜分配并未跟上這一變化。

　　因此，整個(gè)產(chǎn)業(yè)如何在提供行動(dòng)寬帶體驗(yàn)方面跟上變化，而這對(duì)未來(lái)十年的手機(jī)技術(shù)挑戰(zhàn)又意味著什么？

　　載波聚合（CA）加上先進(jìn)的天線(xiàn)技術(shù)稱(chēng)為「多重輸入多重輸出」（MIMO），可用于協(xié)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)速率不斷提高，盡管這部份的成果來(lái)自于更復(fù)雜的調(diào)變和MIMO技術(shù)，但吞吐量的增加主要受益于載波聚合的進(jìn)展，使其得以更有效地利用分段式的頻譜。

　　授權(quán)頻段是對(duì)于頻譜使用加以特定限制的一部份頻譜；例如某個(gè)頻譜區(qū)間可能僅限于手機(jī)業(yè)務(wù)使用，并分配給某家特定的手機(jī)業(yè)者。授權(quán)頻段的優(yōu)勢(shì)在于營(yíng)運(yùn)商可以完全控制該部份的頻譜，因而能夠管理服務(wù)質(zhì)量（QoS）并提供相應(yīng)的服務(wù)。授權(quán)頻段的局限在于它是一種更加寶貴的資源，因而無(wú)法滿(mǎn)足行動(dòng)數(shù)據(jù)不斷成長(zhǎng)以及用戶(hù)群體快速增加的要求。

　　為了克服這種局限，營(yíng)運(yùn)商越來(lái)越關(guān)注于如何將未授權(quán)頻段和既有的授權(quán)頻段服務(wù)結(jié)合起來(lái)。我們看到越來(lái)越多未授權(quán)頻段導(dǎo)入載波聚合，讓裝置能夠同時(shí)用戶(hù)許可證頻段（通常作為控制通道）和未授權(quán)頻段，將任務(wù)卸除至諸如Wi-Fi和新興LTE等未授權(quán)技術(shù)中。3GPP中有許多LTE標(biāo)準(zhǔn)的更多優(yōu)勢(shì)著重于這些未授權(quán)卸除技術(shù)的管理。

　　5G擁有良好的前景，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未確立。如果順利發(fā)展，那么5G將開(kāi)啟未來(lái)20年的數(shù)字化服務(wù)，為我們的日常生活帶來(lái)嶄新且強(qiáng)大的應(yīng)用。

　　5G的核心將帶來(lái)新的調(diào)變機(jī)制以及日益復(fù)雜的MIMO技術(shù)，從而最大化寶貴頻譜資源利用效率，以及提供較早期LTE性能更高50倍的吞吐量。5G概念還涵蓋寬廣的頻帶范圍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出如今在LTE中看到的頻帶，原因在于協(xié)調(diào)各頻段間的接取技術(shù)，并致力于在增加下一代服務(wù)容量的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)效率最大化。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)用的廣泛部署。

　　進(jìn)一步來(lái)看，5G可支持30Hz以上未充份利用的毫米波（mmWave）頻段。這些波段能夠提供與5G服務(wù)有關(guān)的multi-Gbps吞吐量。毫米波頻段的缺點(diǎn)之一包括：我們只能期待裝置在「視線(xiàn)」和基地臺(tái)范圍內(nèi)幾十公尺內(nèi)作業(yè)，這在本質(zhì)上將為部署帶來(lái)挑戰(zhàn)。

　　所以，這一切對(duì)于智能型手機(jī)的未來(lái)意味著什么？尤其是針對(duì)調(diào)制解調(diào)器基頻處理？回顧這些趨勢(shì)，我們注意到SoC設(shè)計(jì)者在因應(yīng)新的要求時(shí)也面臨著三大挑戰(zhàn)：

　　· 數(shù)據(jù)速率持續(xù)上升　在不久的將來(lái)，我們可望看到以L(fǎng)TE為基礎(chǔ)的Gb級(jí)服務(wù)，以及在5G中可能高達(dá)10-20Gbps的吞吐量

　　· 載波聚合大量增加　吞吐量和網(wǎng)絡(luò)容量最終將由日益復(fù)雜的載波聚合提供。透過(guò)聚合途徑讓手機(jī)的調(diào)制解調(diào)器處理器具有較高的處理復(fù)雜度，因?yàn)樗仨毱叫刑峁┒鄠€(gè)無(wú)線(xiàn)存取承載服務(wù)。這個(gè)主題將持續(xù)成為L(zhǎng)TE技術(shù)（（LTE-Advanced Pro）和5G技術(shù)進(jìn)化的關(guān)鍵。

　　· 持續(xù)為行動(dòng)裝置推動(dòng)能效和電池續(xù)航力最大化　由于引進(jìn)了新的接取技術(shù)，但不能影響或折衷用戶(hù)體驗(yàn)，因此，在進(jìn)行手機(jī)調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)時(shí)必須將功效置于設(shè)計(jì)的核心。

　　以下將以ARM Cortex-R8處理器為例，討論它如何協(xié)助設(shè)計(jì)者滿(mǎn)足上述需求，在兼顧上一代3G、LTE等技術(shù)的后向兼容性之際，同時(shí)支持傳統(tǒng)技術(shù)持續(xù)用于當(dāng)今的多模裝置中。

　　Cortex-R8：下一代行動(dòng)寬帶核心

　　Cortex-R8處理器是ARM最高性能的嵌入式實(shí)時(shí)處理器，采用成熟技術(shù)并進(jìn)一步提升性能至更高層次。該處理器管線(xiàn)采用ARM為最高性能應(yīng)用處理器開(kāi)發(fā)的技術(shù)，并使其于提供最高性能的同時(shí)，也滿(mǎn)足「硬實(shí)時(shí)」（hard real-time）的要求。

　　「硬實(shí)時(shí)」是指處理器即使是在已知最糟（決定性的）情況的延遲下，仍能非?？焖俚厍袚Q以因應(yīng)新的重要事件。這種最糟情況的延遲通常也只有幾奈秒，讓來(lái)自系統(tǒng)其他部份的中斷能夠被偵測(cè)到，并迅速采取行動(dòng)解決。在LTE-Advanced Pro和5G調(diào)制解調(diào)器的第一層（Layer 1） 控制任務(wù)將處理多載波以及很高的數(shù)據(jù)速率。

　　因此，處理器必須以很高的頻率頻率執(zhí)行，并且能夠在很多任務(wù)之間快速地切換以及處理外來(lái)事件。諸如Wi-Fi等未授權(quán)載波提供的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)封包速率比LTE更高，而結(jié)合并控制這些不同的載波需要一款專(zhuān)用處理器。Cortex-R8擁有11級(jí)管線(xiàn)，能以極其快速的時(shí)鐘速率提供所需的性能。這種管線(xiàn)是「亂序」的，意味著即使有些指令在等待來(lái)自較慢的外部?jī)?chǔ)存系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，也可以繼續(xù)進(jìn)行處理，因而大幅減少管線(xiàn)的「停滯」，并盡可能提供最佳性能。

　　Cortex-R8也增強(qiáng)了緊密耦合內(nèi)存（TCM），讓更多程序代碼與數(shù)據(jù)能儲(chǔ)存于快速內(nèi)存中，因此在存取重要程序和數(shù)據(jù)時(shí)不至于延遲。相較于由處理器管理的快取，TCM是由開(kāi)發(fā)人員管理的，因而能夠迅速取得重要的指令和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在調(diào)制解調(diào)器中有一些非常關(guān)鍵的實(shí)時(shí)程序，而其他并不是那么重要程序可以在后臺(tái)執(zhí)行。

　　Cortex-R8可使多達(dá)4個(gè)處理器整合于單一的叢集中。就調(diào)制解調(diào)器而言，這些處理器通常是以不對(duì)稱(chēng)的處理模式執(zhí)行以獲得最佳效率。而且，它能在手機(jī)處于閑置模式時(shí)關(guān)閉處理器電源，只在吞吐量提高時(shí)才導(dǎo)通更多處理器的電源，因而大幅延長(zhǎng)電池壽命。這種可配置性也使得開(kāi)發(fā)商能夠透過(guò)單次的軟件投資和可擴(kuò)展性能，開(kāi)發(fā)出因應(yīng)不同LTE類(lèi)型的各種調(diào)制解調(diào)器。

　　Cortex-R8可在諸多的接口端口中靈活選擇，從而連接至其他調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)。用于控制外部硬件和加速器的專(zhuān)用端口提供最低的延遲控制，以確保在復(fù)雜系統(tǒng)中盡可能實(shí)現(xiàn)最佳性能。

　　然而，Cortex-R8并不僅僅用于調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)，其先進(jìn)性能也適用于企業(yè)儲(chǔ)存產(chǎn)品，包括HDD和SSD以及其他需要可擴(kuò)展的嵌入式實(shí)時(shí)平臺(tái)。Cortex-R8并建置新的錯(cuò)誤檢測(cè)、校正和控制機(jī)制，盡可能地確?？煽啃浴?/p>

　　提供下一代行動(dòng)寬帶體驗(yàn)

　　如同針對(duì)5G打造全新優(yōu)化且高效率的空中接口一樣，支持5G基礎(chǔ)設(shè)施要求的改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)必須能夠簡(jiǎn)化管理與協(xié)調(diào)層（orchestration layer），從而簡(jiǎn)化底層硬件和軟件的復(fù)雜度。

　　為了成功部署新的5G基礎(chǔ)設(shè)施，需要不同的設(shè)備組合。根據(jù)地理?xiàng)l件，可能需要諸如云端無(wú)線(xiàn)存取網(wǎng)絡(luò)（C-RAN）、分布式內(nèi)容分發(fā)、可擴(kuò)展性控制網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)天線(xiàn)數(shù)組等技術(shù)。以C-RAN為例，該新技術(shù)極具顛覆力，當(dāng)多個(gè)基地臺(tái)單元和相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)共同整合于「云端」時(shí)，即可提供云端無(wú)線(xiàn)接取網(wǎng)絡(luò)。

　　為了滿(mǎn)足Cloud RAN、分布式內(nèi)容分發(fā)和可擴(kuò)展控制網(wǎng)絡(luò)的全新平臺(tái)需求，業(yè)界已經(jīng)利用一些新興技術(shù)取得了重要進(jìn)展：

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN） 這是一種提供網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性連接和簡(jiǎn)化傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的新方式。SDN是由開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)基金會(huì)（Open Networking Foundation）初步開(kāi)發(fā)的一套標(biāo)準(zhǔn)，透過(guò)隔離控制層和數(shù)據(jù)層，提供網(wǎng)絡(luò)功能的抽象層。網(wǎng)絡(luò)管理和操作可以集中進(jìn)行，而不必分散到不同的網(wǎng)絡(luò)層和機(jī)箱。透過(guò)簡(jiǎn)化的抽象軟件層進(jìn)行集中控制帶來(lái)了諸多益處，如降低營(yíng)運(yùn)成本、提高自動(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，而且接取節(jié)點(diǎn)與聚合節(jié)點(diǎn)之間的連接方式也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。

　　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV） 讓傳統(tǒng)功能從所有權(quán)硬件防火墻轉(zhuǎn)移到標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器、交換器和儲(chǔ)存組件。當(dāng)這些新功能應(yīng)用于軟件時(shí)，可以輕易地應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或客戶(hù)端的平臺(tái)，以充份利用全球網(wǎng)絡(luò)效率。因此，NFV的好處包括更少依賴(lài)專(zhuān)用硬件來(lái)降低資本支出（CapEx）和營(yíng)運(yùn)成本（OpEx）。由于更快的配置、測(cè)試和整合，使用NFV可加速市場(chǎng)實(shí)時(shí)服務(wù)。

　　為了支持對(duì)于延遲敏感的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)卸除能力匹配，也必須與行動(dòng)邊緣運(yùn)算（Mobile Edge Compute）技術(shù)搭配，這些技術(shù)盡可能地將虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能貼近接取網(wǎng)絡(luò)的邊緣裝置，以避免網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的過(guò)度轉(zhuǎn)變。

　　分布式智能 透過(guò)支持網(wǎng)絡(luò)中更多的分布式智慧，可在云端中已布署的可用資源分配基本的決策點(diǎn)。使用工作負(fù)載優(yōu)化的硬件和軟件來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)中各分布點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、儲(chǔ)存和運(yùn)算功能的實(shí)現(xiàn)。工作負(fù)載優(yōu)化硬件以高度整合的SoC為基礎(chǔ)，具有異質(zhì)處理能力，使得該硬件可在網(wǎng)絡(luò)中變得更智能，即使是微縮至最高功率和外形因子受限的位置。通用的軟件平臺(tái)可讓開(kāi)發(fā)人員和IT用戶(hù)更快地部署服務(wù)。

　　儲(chǔ)存 隨著5G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)進(jìn)展，我們也會(huì)看到儲(chǔ)存功能直接融合于基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中。盡管傳統(tǒng)上經(jīng)常將「云端」儲(chǔ)存聯(lián)想到數(shù)據(jù)中心，但我們將逐漸看到儲(chǔ)存遷移至網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。5G的核心要求在于高帶寬和低延遲服務(wù)，這些要求不僅影響空中接口無(wú)線(xiàn)連接，同時(shí)也推進(jìn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。分布式儲(chǔ)存以及提高邊緣裝置的智能化，均有利于使傳輸延遲最小化，從而提供所需的服務(wù)和智能以實(shí)現(xiàn)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、靈活云端」的基礎(chǔ)之一。云端之所以靈活是因?yàn)槟茌p松快速滿(mǎn)足不同的網(wǎng)絡(luò)要求并且提高5G空中接口的具體挑戰(zhàn)。云端之所以智慧是因?yàn)槠淅脴I(yè)務(wù)、顧客和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來(lái)加強(qiáng)既有的服務(wù)，并且作為創(chuàng)造高度創(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A(yíng)RM的通用處理平臺(tái)，以滿(mǎn)足實(shí)現(xiàn)5G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提供了處理器和互連的IP來(lái)滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求，而未來(lái)的需求也直接推動(dòng)ARM的發(fā)展藍(lán)圖進(jìn)展。要提供這樣的服務(wù)，關(guān)鍵在于各式各樣的Cortex A處理器核心和高速快取的一致性互連，例如Cortex-A72、Cortex-A53和互連產(chǎn)品的CCN家族。

　　新的SoC平臺(tái)提供了一系列異質(zhì)的CPU、DSP和功能特定的加速器核心，對(duì)于滿(mǎn)足吞吐要求、5G部署延遲和靈活性要求至關(guān)重要。越來(lái)越多的功能將被融合到單一SoC中，這通常將處理多種流量類(lèi)型，包括數(shù)據(jù)信道有效負(fù)載、控制層流量、前端處理和用戶(hù)調(diào)度。

　　隨著發(fā)展整合與更高性能SoC的趨勢(shì)，將會(huì)出現(xiàn)一些處理組件透處理器核心和智能訊號(hào)處理組件，以支持突發(fā)性高速流量有效負(fù)載和對(duì)于延遲敏感的流量。

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用混合了功能不同的3種層面：控制層處理、封包或回程網(wǎng)絡(luò)處理，以及在任一特定SoC裝置上可用核心叢集之間事件或流量的調(diào)度。

　　5G基地臺(tái)設(shè)備具有與5G核心設(shè)備完全不同的功能。設(shè)計(jì)者必須確定處理器功能的最佳組合以因應(yīng)所需的處理，從可取得的技術(shù)中做出選擇，盡快提供自己的設(shè)計(jì)以抓住市場(chǎng)機(jī)遇。

　　控制層 控制層的功能要求每個(gè)封包處理量最大化，每個(gè)封包涉及數(shù)以萬(wàn)計(jì)的指令，通常是以「從執(zhí)行到完成」的模式分配。亂序和多級(jí)管線(xiàn)可以非常有效的利用。

　　具備虛擬化功能的高性能核心能夠滿(mǎn)足控制層、內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡(luò)和其他要求高單線(xiàn)程功能的需求。在控制層執(zhí)行的應(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)程接取技術(shù)（如5G）。

　　數(shù)據(jù)層 網(wǎng)絡(luò)的邊緣能夠達(dá)到幾百M(fèi)bps或Gbps范圍的數(shù)據(jù)速率；存取/云端部份則可體驗(yàn)1-10Gbps的數(shù)據(jù)速率；核心則可處理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)在于處理回程網(wǎng)絡(luò)流量的爆發(fā)、處理標(biāo)頭并將資料置于緩沖器內(nèi)而不至于遺失任何封包。DSP在此為數(shù)據(jù)層提供專(zhuān)用且優(yōu)化的指令集，并卸除CPU的高功耗和運(yùn)算密集功能。

　　除了用于控制處理的每個(gè)數(shù)據(jù)封包數(shù)以萬(wàn)計(jì)的指令，數(shù)據(jù)封包處理可能僅僅使用幾百個(gè)指令/數(shù)據(jù)封包。存取高速緩沖存儲(chǔ)器（指令、數(shù)據(jù)、L2和L3）和外部?jī)?nèi)存對(duì)數(shù)據(jù)封包處理來(lái)說(shuō)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(wú)狀態(tài)」（stateless）和「有狀態(tài)」（statful）的術(shù)語(yǔ)來(lái)區(qū)別這兩個(gè)概念。無(wú)狀態(tài)處理使用巨量的小核心來(lái)處理進(jìn)入SoC數(shù)據(jù)封包的數(shù)據(jù)串流。每個(gè)核心以「從執(zhí)行到完成的模式」執(zhí)行，從而為數(shù)據(jù)標(biāo)頭分類(lèi)，并將數(shù)據(jù)封包納入內(nèi)存。每個(gè)數(shù)據(jù)封包單獨(dú)的處理；核心只知悉之前的任何數(shù)據(jù)封包。核心的數(shù)量和互連的尺寸僅僅根據(jù)接口速度變化。相反地，有狀態(tài)處理適用于更高層級(jí)的決策，數(shù)據(jù)封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，尤其是控制層。

　　調(diào)度 5G系統(tǒng)的另一個(gè)挑戰(zhàn)在于與前兩個(gè)密切相關(guān)。對(duì)于用戶(hù)接取調(diào)度，如果需要按照可獲得的空中接口帶寬調(diào)度用戶(hù)，延遲是關(guān)鍵。以L(fǎng)TE為例，空中界面可能有幾百個(gè)用戶(hù)將被調(diào)度到自己的時(shí)隙中。所有這一切都需要按照5G標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間限制透過(guò)幾個(gè)核心進(jìn)行運(yùn)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)度以及從DSP、處理器和內(nèi)存接收和發(fā)送訊號(hào)。因此，在異質(zhì)架構(gòu)下使用多個(gè)核心并在多核心間切換的能力至關(guān)重要。

　　技術(shù)要求 隨著智能連網(wǎng)裝置上的數(shù)據(jù)消耗量急速增加、新的空中接口技術(shù)（如5G）的推動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的挑戰(zhàn)是必須在相同功率和尺寸下提供更高性能的設(shè)計(jì)。ARM持續(xù)開(kāi)發(fā)IP以支持更高性能且多核心的處理器。一致的互連、性能優(yōu)化的實(shí)體與邏輯IP，均支持靈活的異質(zhì)架構(gòu)，確保滿(mǎn)足5G性能的要求。

　　新的ARM核心，如Cortex-A72和Cortex-A53，使其性能/功耗和性能可擴(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，具備良好支持力度的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指令集架構(gòu)（ISA）使得SoC設(shè)計(jì)管理人員能夠更快地將產(chǎn)品投入市場(chǎng)、節(jié)約研發(fā)資金，以及開(kāi)發(fā)具有附加價(jià)值和差異化專(zhuān)用的特點(diǎn)。

　　總結(jié)

　　過(guò)去20年來(lái)，ARM持續(xù)作為行動(dòng)變革的核心。從早期的2G手機(jī)、3G再到LTE，已經(jīng)有超過(guò)200億支手機(jī)采用ARM技術(shù)作為蜂巢式調(diào)制解調(diào)器的核心。以ARM為基礎(chǔ)的調(diào)制解調(diào)器讓日常生活中不可缺少的智能型手機(jī)變成現(xiàn)實(shí)。

　　隨著LTE日益成熟，我們已經(jīng)讓連接數(shù)字生活的各方面成為現(xiàn)實(shí)。除了電子郵件、新聞和社群媒體等信息服務(wù)，我們看到更復(fù)雜的使用案例擴(kuò)展至日常生活各方面，如健康、福利、醫(yī)療等等。就算是這些裝置的外形已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生變化并且突破傳統(tǒng)智能型手機(jī)的限制；新的應(yīng)用，如可穿戴式裝置，也已經(jīng)與日常生活無(wú)縫銜接。

　　展望手機(jī)發(fā)展的未來(lái)十年，我們可以有哪些期待呢？對(duì)于服務(wù)的更多需求也為服務(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(wú)線(xiàn)頻譜是至關(guān)重要的，這將使產(chǎn)業(yè)研究進(jìn)展至5G無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。提高行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的容量，不僅能服務(wù)更多的用戶(hù)，隨著世界在物聯(lián)網(wǎng)這把大傘下相互連接，也為更多的對(duì)象或裝置提供服務(wù)。透過(guò)更有效率地使用和監(jiān)控資源實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)、透過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)現(xiàn)醫(yī)療保健或車(chē)聯(lián)網(wǎng)等，都還只是得益于持續(xù)行動(dòng)變革的幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

　　正如我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)各種優(yōu)勢(shì)而建立了這些接取技術(shù)一樣，對(duì)于下一代行動(dòng)裝置，我們也必須提供先進(jìn)的處理能力。透過(guò)像ARM Cortex-R8兼具高效節(jié)能、實(shí)時(shí)處理的處理器，將有助于實(shí)現(xiàn)這一愿景，讓裝置供貨商和OEM拓展5G的更多潛力。