CODICO - YOUR COMPONENT DESIGN-IN COMPANY

MINDSPEED COMCERTO1000 - DER PROZESSOR FÜR DIE NÄCHSTE GENERATION VON CPE PLATTFORMEN

Die Anforderungen an die Teilnehmer-Endgeräte in einem Breitbandnetz - sogenannte Customer Premises Equipment (CPE) - werden immer komplexer.

In Europa werden Glasfaser-Installationen bis zum Teilnehmer (Fiber-to-the-Home) immer populärer und die Datenraten, sowohl in den Netzen der Netzbetreiber (Wide Area Network), als auch im privaten Bereich (Local Area Network - LAN) steigen ständig an und treiben den Bandbreitenbedarf in naher Zukunft auf 100Mbit/s und mehr an. Neu hinzugekommene Anwendungen wie Fernsehen und Video-on-Demand sowie IP-Telefonie über das Internet tun ihr übriges. Der neue DLNA-Standard (Digital Living Network Alliance) wird es ermöglichen, verschiedene digitale Inhalte, wie z.B. Fotos, Musik, Videos usw., unter den verschiedenen Geräten im Heimbereich (Fernseher, HiFi-Komponenten, PCs, MP3-Spieler, Handys, Spielekonsolen etc.) über Kabel oder drahtlos auszutauschen. Powerline, d.h. die Übertragung der Daten im LAN über das hausinterne Stromnetz, oder die Übertragung über Wireless LAN / WiFi (drahtloses Ethernet) gewinnt immer mehr an Bedeutung, da viele Häuser und Wohnungen nicht mit der erforderlichen Telekommunikationsinfrastruktur, sprich Kabel, ausgestattet sind.

Heute wachsen die Funktionalitäten des CPE (Router, Wireless Access Point, Voice-over-IP Gateway, Glasfaser- oder Fernsehkabel-Netzabschlußgerät, Set-Top-Box usw.) immer mehr und mehr zusammen und werden zum Zentrum des Heimnetzwerkes. Einige Internet Service Provider wollen sich durch ihre Angebote an Web-Diensten von Mitbewerbern differenzieren oder Kunden fester an sich binden. Haus-Automatisierung, Zählerablesung aus der Ferne oder auch der Zugriff auf digitale Inhalte im Heimbereich über das Internet, könnten Beispiele für solche Web-Dienste sein. Diese Provider sind dabei Systeme zu entwickeln, bei denen mittels "Dynamic-Service Deployment" (DSD), solche Applikation nachträglich, bei Bedarf und aus der Ferne in die CPE installiert werden können, ohne dass das Teilnehmer-Endgerät geöffnet oder neue Software vor Ort installiert werden muss. Inzwischen gibt es mehrere Organisationen, die an Lösungen für Dynamic-Service Deployment arbeiten. Die OSGi Alliance hat eine hardwareunabhängige, dynamische Softwareplattform spezifiziert, die es erleichtert, Anwendungen und ihre Dienste per Komponentenmodell ("Bundle"/"Service") zu modularisieren und zu verwalten ("Service Registry"). Diese heute favorisierte Realisierung mittels OSGi-Plattform setzt eine Java Virtual Machine voraus und bietet darauf aufbauend das OSGi-Framework. Auch die Globus Alliance (http://www.globus.org) bietet Implementationen für DSD an.

Wer sich mit all diesen Themen auseinandersetzt, kann erahnen, dass der Bedarf an Speicher und Rechenleistung in den zukünftigen Generationen von CPEs dramatisch zunehmen wird. Die eingesetzten "System-on-Chips" in den CPEs müssen deshalb die notwendigen Ressourcen für die heute bereits bekannten Anforderungen zur Verfügung stellen und gleichzeitig noch genügend Rechenleistung und Speicher bereit halten für zukünftige, während der Lebenszeit des Gerätes, hinzukommende Applikationen.

Voice over IP Telefonie ist nach wie vor eine der „Killer-Anwendungen“ für CPEs weil sie extrem ressourcenhungrig sind. Erst kürzlich sind auch hier Erweiterungen des Standards hinzugekommen, wie z.B. Wideband VoIP, eine Variante der Internet-Telefonie, bei der die Sprachqualität weiter verbessert wurde. Dies erreicht man mittels raffinierter und komplexer Sprachkodierung entsprechend dem G.722-Standard, welche die Sprache extrem aber effizient komprimiert. Dies bedeutet aber, dass man noch mehr Rechenleistung benötigt. CAT-iq, ebenfalls ein neuer Weitbereichs-Standard für DECT basierte Telefone und IP-DECT Basisstationen sind weitere Beispiele für den auch hier zunehmenden Ressourcenhunger.

Breitband-Endgeräte für den Bereich der kleinen und mittelgroßen Büros (Home-Office, Kanzleien, Ich-AGs) benötigen außerdem zusätzliche Rechenperformance für die Verschlüsselung der Datenübertragung über Virtual Privat Networks (VPN) und die Sicherheitsanforderungen der CPE erwartet die Inspektion der Datenpakete bis auf das letzte Bit. Demgegenüber möchten die Hersteller und Anbieter der CPEs, wenn möglich, all dies auf einem Standard-, Low Power-Prozessor laufen lassen und nicht auf schwierig zu programmierenden, leistungshungrigen und teuren Netzwerkprozessoren.

Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden und die notwendige Rechenleistung zur Verfügung zu stellen hat MINDSPEED seine Comcerto1000 System-on-Chip Lösung entwickelt und im Markt eingeführt. Der Comcerto1000 basiert auf einer Architektur aus zwei, mit bis zu 650MHz, getakteten ARM1136 CPUs. Den eigentlichen "Clou" dieses Chips aber bildet sein Multi-Layer-Bus, welcher die beiden CPUs mit allen Ein- und Ausgangsschnittstellen bei extrem hoher Geschwindigkeit verbindet. Datentransfers von und zu bzw. unter den Ein- und Ausgangsschnittstellen untereinander werden per DMA durchgeführt und damit die CPUs weitgehend entlastet.

Der Comcerto1000 besitzt alle in solchen Applikationen notwendigen Schnittstellen, wie USB2.0, 2x PCI-Express, 2x Gigabit-Ethernet und eine DDR2-Speicherschnittstelle. Dies ermöglicht dem Comcerto1000 das "Herz" einer solchen modernen Hardware / Software Netzwerk-Plattform zu bilden. Die PCIexpress Schnittstellen erlauben den Einsatz der neuesten, winzigen Wireless LAN Module nach dem IEEE-Standard 802.11n, welche Datenübertragungsraten von bis zu 248Mbit/s über Reichweiten von bis zu 250m im Heimnetzwerk ermöglichen. Gleichzeitig eröffnet PCIe auch einen einfachen Weg, um bei Bedarf Serial-ATA-Festplatten für Speicheranwendungen anzuschließen.

Der Comcerto1000 bietet zusätzlich im MAC als Hardware realisierte Quality-of-Service Merkmale wie z.B. Ingress Congestion, Admission Control, Queueing, Scheduling, dies entlastet die CPUs weiter von diesen sehr rechenintensiven Aufgaben. Für den Bereich der CPEs für kleine und mittelgroße Büros offeriert der Comcerto1000 den höchsten Datenpacket-Durchsatz aller System-on-Chip Lösung seiner Klasse und erreicht dabei einen Durchsatz von 1Gbit/s in jede Richtung und dies unter Verwendung des Encryption Blocks für 3DES-SHA1 Tunnelung.

Typischerweise installiert das (Linux) Board Support Package das Host-Betriebssystem auf dem oberen, sogenannten Application & Control Processor (ACP) während die anderen Aufgaben wie Routing / Bridging / NAT / Firewall / QoS / Multicast / IPSec und VoIP in Modulen auf den Media Stream Processor verlagert werden. Der C1000 ist in der Lage einen aggregierten Datenverkehr von 2Gbit/s (dies entspricht der maximal möglichen Gigabit-Ethernet-Geschwindigkeit auf der Leitung in beide Richtungen) bei IPforward zwischen WAN und LAN durchzuleiten und dabei hat der Application & Control Processor noch 95% seiner Performance frei für die oben genannten anderen möglichen Dienste und Anwendungen. Sein Leistungsverbrauch liegt dabei noch unter 2W!

Die Voice over IP Software wird beim Einsatz des Comcerto1000 von MINDSPEED zur Verfügung gestellt und ermöglicht eine einfache Steuerung des Systems mittels einer ausgereiften und vielfach erprobten Programmierschnittstelle (API), welche übrigens auch für die Comcerto- Familien 100 / 300 / 500 / 600 / 700 / 900 identisch aufgebaut ist. Die VoIP-Software wurde in mehr als 10 Jahren Einsatz in Media Gateways bei nahezu allen Telekomherstellern erprobt und optimiert und offeriert eine Vielzahl von Sprach- und Weitbereichs-CODECs. Das Ganze wird abgerundet durch einen ebenfalls in vielen Jahren und tausendfach eingesetzten und erprobten G.168-2004 Echo Canceller, welcher u. a. auch das Echo von mehreren Handapparaten auslöscht, einschließlich der von drahtlosen DECT-Handbedienteilen erzeugten Echos. Der Vorteil der VoIP-Software von MINDSPEED liegt unter anderem auch darin, dass sich die Kunden für die meisten CODECs keine Gedanken über die Identifikation machen müssen; sie sind Bestandteil des Angebotes von MINDSPEED.

Das Board Support Package ist für Open-Source Linux OpenWRT, Jungo OpenRG,  WindRiver Linux und TeamF1 SecureGW verfügbar.

Eine typische CPE-Architektur rund um den Comcerto1000 ist in Bild 2 dargestellt.

Um den Herstellern von CPEs den Einsatz des Comcerto1000 in mehreren Applikationen unter Beibehaltung der gleichen Systemarchitektur zu ermöglichen und damit Kosten zu sparen, gibt es den Comcerto1000 in mehreren, pinkompatiblen Ausführungen, wobei diese sich in der Taktgeschwindigkeit unterscheiden bzw. in der Ausstattung, sprich ob sie mit oder ohne Security Accelerator Block ausgestattet sind.

Anwender, die sich für den Einsatz des Comcerto1000 in ihrem System entscheiden, können sicher sein, dass sie eine der aktuell und weltweit performantesten CPE Plattformen einsetzen, die sich bereits durch den Einsatz bei mehreren Kunden rund um den Globus unter Beweis gestellt hat.



A03

Imp_1_2009_A03_MINDSPEED_Comcerto1000_Bild1_kl.jpg
Bild1: Blockschaltbild Comcerto 1000
Imp_1_2009_A03_MINDSPEED_Comcerto1000_Bild2_kl.jpg
Bild2: CPE Architektur unter Einsatz des Comcerto1000

Diese Website verwendet Cookies um Ihnen den bestmöglichen Service zu bieten. Durch die Benutzung dieser Website sind Sie mit der Verwendung von Cookies einverstanden.
Mehr Informationen erhalten Sie hier

Nicht mehr anzeigen