隨著服務(wù)供應(yīng)商從傳統(tǒng)的先進(jìn)電信計(jì)算平臺(tái) (ATCA) 和專(zhuān)有物理尺寸及規(guī)格轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 (NFV) 架構(gòu)，對(duì)于功耗的重視仍舊處于主導(dǎo)地位。雖然使用普通處理器類(lèi)型環(huán)境具有特定的便利性優(yōu)勢(shì)，仍然有方法將功耗保持在最高技術(shù)水平。根據(jù)這篇文章中給出的分析，通過(guò)部署HP Proliant m800微卡，在滿足NFV架構(gòu)要求的同時(shí)，有可能減少電信中心局的功耗。這款微卡服務(wù)器是通用語(yǔ)音處理的理想選擇，特別是對(duì)于語(yǔ)音轉(zhuǎn)碼應(yīng)用更是如此。

關(guān)鍵因素—語(yǔ)音編碼

為了符合終端用戶應(yīng)用編碼標(biāo)準(zhǔn)，語(yǔ)音轉(zhuǎn)碼在目前的網(wǎng)絡(luò)中很常見(jiàn)。如今的網(wǎng)絡(luò)采用了很多的語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)。這些編碼算法在稱為“編解碼器”的軟件中執(zhí)行。歷史上來(lái)看，不同的蜂窩網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商根據(jù)他們所采用的技術(shù)會(huì)使用不同的編碼標(biāo)準(zhǔn)。在北美洲，CDMA網(wǎng)絡(luò)中使用的是EVRC，而諸如AMR編解碼器被用在WCDMA或3GPP網(wǎng)絡(luò)中。固定網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了屬于自已的編碼標(biāo)準(zhǔn)，而OTT供應(yīng)商也已經(jīng)推出了全新的編解碼器標(biāo)準(zhǔn)。更新一代的編解碼器提供高清 (HD) 語(yǔ)音功能，并且可升級(jí)至覆蓋整個(gè)語(yǔ)音保真要求的范圍。每個(gè)編解碼器標(biāo)準(zhǔn)系列有其自身的遷移路徑。雖然某些編解碼器能夠?qū)崿F(xiàn)特定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)互連，而其它編解碼器需要復(fù)雜轉(zhuǎn)碼過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)終端用戶間的通信。

如今，主要有兩種轉(zhuǎn)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(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 的ATCA規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ幸?guī)格。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它提供了一種可以滿足高密度要求的可升級(jí)、低功率解決方案。然而，它不適于所需的NFV環(huán)境。這種情況下，一種可能的解決方案就是使轉(zhuǎn)碼功能獨(dú)立于主要應(yīng)用（SBC、PBX、VoLTE等）之外，并且認(rèn)可這項(xiàng)功能在NFV環(huán)境之外執(zhí)行。

在載波網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行轉(zhuǎn)碼的第二種常見(jiàn)解決方案是SoftDSP解決方案。這個(gè)解決方案具有完全位于NFV環(huán)境內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)；然而，它的成本很高，而我也會(huì)在后面文章中討論其功率損耗。此外，較高的轉(zhuǎn)碼需求縮放也是一個(gè)主要問(wèn)題。

雖然某些編解碼器能夠?qū)崿F(xiàn)特定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)互連，而其它編解碼器需要復(fù)雜轉(zhuǎn)碼過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)終端用戶間的通信。

HP MoonShot簡(jiǎn)介

Proliant m800微卡服務(wù)器引入了一款全新的替代方法，并且在兩方面均達(dá)到最佳功能。不難預(yù)見(jiàn)，m800微卡將融入未來(lái)的NFV標(biāo)準(zhǔn)中。這將提供載波所要求的靈活性和部署簡(jiǎn)便性。此外，作為m800微卡的計(jì)算引擎，TI KeyStoneTM II片上系統(tǒng) (SoC) 提供低功率、低成本、高密度轉(zhuǎn)碼解決方案所需的DSP處理能力。

系統(tǒng)架構(gòu)師根據(jù)功率與密度來(lái)設(shè)計(jì)他們的產(chǎn)品，因此，一個(gè)主要的考慮因素是基本語(yǔ)音轉(zhuǎn)碼標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，以確定一個(gè)指定的解決方案能否支持一定數(shù)量的VoIP轉(zhuǎn)碼通道（對(duì)話）。這個(gè)計(jì)量單位通常為兆赫 (MHz)。例如，如果一個(gè)指定的編解碼器需要10MHz進(jìn)行編碼，并且處理器的運(yùn)行頻率為1GHz，那么，100個(gè)編解碼器請(qǐng)求將使處理器性能最大化。在一款保守設(shè)計(jì)中，請(qǐng)求的數(shù)量被限制在80，或者限制某些系統(tǒng)級(jí)性能。

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試不言自明

為了將m800與基于最新、高性能的SoftDSP技術(shù)相比較，CouthIT和HP公司已經(jīng)完成了語(yǔ)音轉(zhuǎn)碼標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。這些標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試在HP MoonShot微卡內(nèi)執(zhí)行，從而提供真正的同類(lèi)比較。m800微卡內(nèi)組裝有德州儀器 (TI) 制造的4個(gè)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。在總結(jié)這些標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，我們將考慮一種涉及EVRC-B和GSM-AMR的可能轉(zhuǎn)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(gè)載波轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)中，有可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)連接的最少載波要求。實(shí)際上，其中將會(huì)用到多個(gè)網(wǎng)關(guān)，而這也進(jìn)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M(jìn)Hz值的其它編解碼器轉(zhuǎn)碼對(duì)。

圖1：VoIP媒體網(wǎng)關(guān)理念

為了進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谋容^，我們需要了解兩個(gè)編解碼器的內(nèi)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(shù)值。

圖2：MHz要求

方程式中的下一塊內(nèi)容是內(nèi)核的數(shù)量，以及將進(jìn)行比較的器件可用的MHz值。轉(zhuǎn)碼應(yīng)用非常適用于多核環(huán)境。在對(duì)于編碼和解碼有同樣要求時(shí)，不需要在多個(gè)內(nèi)核（或線程）之間劃分任務(wù)。需要注意的重要一點(diǎn)是均衡負(fù)載，這樣的話，任一特定內(nèi)核都不會(huì)出現(xiàn)過(guò)載的情況。這就需要考慮一個(gè)VoIP轉(zhuǎn)碼框架，而這也超出了本文的范圍。圖3提供了針對(duì)增強(qiáng)模式的高性能SoftDSP環(huán)境中，以及包含8個(gè)C66x DSP內(nèi)核，連同4個(gè)ARM Cortex-A15內(nèi)核的TI SoC的基本單器件處理能力。

圖3：器件級(jí)性能

下一個(gè)比較基本為電路板級(jí)或微卡級(jí)上的比較。圖4顯示的是標(biāo)準(zhǔn)COTS規(guī)格中的微卡級(jí)比較。

圖4：COTS外形尺寸

下面的表1給出了每個(gè)解決方案轉(zhuǎn)碼密度的微卡級(jí)比較。這個(gè)表格顯示了基于m800 DSP的微卡的巨大優(yōu)勢(shì)。

表1：COTS級(jí)密度比較

我們可以將這個(gè)分析更進(jìn)一步，假定HP MoonShot機(jī)箱已用SoftDSP技術(shù)達(dá)到了最大處理能力。在這個(gè)情況下，可以支持19208個(gè)對(duì)話。只需10個(gè)m800微卡即可實(shí)現(xiàn)同樣的轉(zhuǎn)碼要求。如果一個(gè)Moonshot機(jī)箱上插滿了45個(gè)m800微卡，那么可以支持90372個(gè)對(duì)話。這將需要5個(gè)支持SoftDSP技術(shù)的Moonshot機(jī)箱來(lái)支持同樣數(shù)量的對(duì)話。

節(jié)電

前面的分析也對(duì)電信中央局功耗產(chǎn)生了重大的影響。兩個(gè)微卡的大約功率均為70W，所以，采用SoftDSP解決方案的滿Moonshot機(jī)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(lái)，我們的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(yǔ)音轉(zhuǎn)碼解決方案中所需要的轉(zhuǎn)碼功能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)簡(jiǎn)單于本文中所測(cè)試的轉(zhuǎn)碼功能。很多其它特性包含于每條“通道”中。例如，音調(diào)檢測(cè)、音調(diào)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(shù)量的MHz。此外，還需要算法來(lái)均衡現(xiàn)有資源上的負(fù)載，并實(shí)現(xiàn)總體應(yīng)用的升級(jí)。使用m800解決方案的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是每個(gè)器件內(nèi)有4個(gè)ARM Cortex-A15內(nèi)核。這樣，每個(gè)m800微卡內(nèi)預(yù)留了16GHz（每個(gè)機(jī)箱預(yù)留720GHz），而這并未計(jì)入本次標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試比較中。文中討論的很多VoIP特性可在這些內(nèi)核中執(zhí)行，從而創(chuàng)建出滿載波級(jí)解決方案。為了符合真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用要求，SoftDSP解決方案需要增加額外的微卡（機(jī)箱）。

DSP的價(jià)值

目前市面上的很多VoIP轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)理念運(yùn)行，而這一理念可被載波或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商用來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)碼解決方案原型設(shè)計(jì)。此外，還有很多的TI軟件合作伙伴，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商用C66x DSP內(nèi)核來(lái)執(zhí)行軟件。對(duì)于那些希望開(kāi)發(fā)屬于自己的解決方案的用戶，ENEA為電信專(zhuān)用程序提供了一個(gè)豐富的開(kāi)發(fā)環(huán)境。最后，TI網(wǎng)站上也提供了大量的資源。在網(wǎng)站上可免費(fèi)下載多核軟件開(kāi)發(fā)套件 (MCSDK)、語(yǔ)音庫(kù)組件、以及很多語(yǔ)音編解碼器。

在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，由于本文中所討論的原因， DSP技術(shù)被用來(lái)滿足載波轉(zhuǎn)碼的需求。近些年，為了充分利用NFV的許多優(yōu)勢(shì)，用戶已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向SoftDSP技術(shù)。隨著針對(duì)HP Moonshot的m800微卡的推出，DSP技術(shù)將繼續(xù)降低載波的功耗與成本。