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利用SoC芯片驱动软网络

Zhihong Lin、Tom Flanagan和Pekka Varis?? 德州仪器(TI)?? 2013年08月19日 ?? 收藏0

用于未来网络的最佳SoC方法

今天,大多数传统网络设备和处理服务器均为单独开发。过去2年,无线基站开始从这种样式转向基于片上系统(SoC)的模型。这个行业正迅速朝着一个方向发展:数据中心的专用处理元件与网络处理和交换需更加紧密。这种发展趋势表明,网络设备和服务器将采用为基站所接受的SoC策略。

利用为不同应用而优化的SoC方法,可为网络创新提供强大的硬件基础。最佳的SoC解决方案必须为特定的任务选择正确的处理器,而非一种适用于所有应用的设计。例如,为了提高效率和降低功耗,一种有效的方法是:选择低功耗ARM,实现通用控制处理,而非高功耗通用服务器处理器;使用低功耗数字信号处理器(DSP),用于高效视频和图形处理。同时集成了ARM RISC内核和DSP内核的SoC,是专用服务器应用(通用服务器的补充)的理想选择。

把高速、大数据吞吐量、灵活和智能的网络子系统集成到处理SoC中,让可升级网络解决方案提高了一个层次。另外,也可以把专用硬件加速器集成到SoC中,目的是提高数据包和网络安全处理,以降低延迟性和软件复杂度。当可调数据吞吐量范围为1-100Gbps时,以太网可为数据中心的外部网络和内部服务器通信提供一种理想的互连解决方案。作为一种标准化且被广泛采用的互连解决方案,以太网可与其它网络设备进行无缝互操作。把以太网交换机集成到SoC中,可降低系统成本,缩小系统体积。利用新兴的软件定义网络,可提高网络性能和网络可靠性,并增强安全性和可管理性。

作为一种重要的软件定义网络实现标准,OpenFlow标准正快速发展。OpenFlow基于数据和控制层分离的概念。过去十年内,用于媒体网关(MGW)控制的电信软交换机已成功使用了类似的分离方法。OpenFlow具有开放式以太网数据传输交换接口,并且可以集中进行数据交换管理,而非像今天的网络一样由单个路由器来决定交换管理。它让网络运营商可以优化网络投资,降低网络硬件成本,并实现创新型新网络应用和基于流的服务。

SoC嵌入式网络将不断发展,以利用外部软件控制和控制协议支持OpenFlow,这个控制协议是通过运用引导网络数据传输的动态可配置流表来定义数据流的。一旦支持OpenFlow实现的SoC就位,使用软件控制网络传输路由的功能,将让网络管理者能够部署新的协议,并增强网络安全性和弹性。另外,网络管理者将可以在不对硬件进行大改动的情况下,控制网络拓扑来管理服务质量(QoS)。

把以太网交换技术集成到SoC中,消除了对于外部交换机的需求,并降低了硬件成本和复杂程度,从而实现更高的系统扩展性。融合了处理和组网功能的SoC解决方案,最终将可提供最高的每瓦特性能和互连带宽,并为应用处理和网络容量扩展提供一种最佳方法。

下图为可扩展SoC硬件架构例子,其揭示了未来网络的潜能。

一些新兴的SoC解决方案将让网络能够跟上现在人们对网络容量需求的爆炸式增长。强大的SoC型硬件将实现网络流,而非路由协议规则,以动态地控制连接,并确保访问安全和优先顺序。数据传输规划和管理将结合高性能数据包处理和交换硬件。这些网络组件将与DSP和ARM RISC处理组件一起嵌入,这样高性能应用处理瞬间便可完成。具有讽刺意味的是,恰恰是SoC硬件的发展推动软网络的革命。

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第1页:网络发展趋势及对网络架构产生的影响

第2页:用于未来网络的最佳SoC方法


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