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CN109391501B - 网络设备系统、网络设备系统的实现方法以及计算机可读存储介质 - Google Patents

网络设备系统、网络设备系统的实现方法以及计算机可读存储介质 Download PDF

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CN109391501B CN201710685351.4A CN201710685351A CN109391501B CN 109391501 B CN109391501 B CN 109391501B CN 201710685351 A CN201710685351 A CN 201710685351A CN 109391501 B CN109391501 B CN 109391501B
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Abstract

一种网络设备系统、网络设备系统的实现方法以及计算机可读存储介质。该方法包括：根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案。由此，可以灵活的配置资源以满足不同的业务需求，从而达到保证传输质量的同时提高能效。

Description

网络设备系统、网络设备系统的实现方法以及计算机可读存 储介质
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种网络设备系统、网络设备系统的实现方法以及计算机可读存储介质。
背景技术
随着无线数据的指数级增长，如何提高通信部署的能源效率是需要解决的难题之一。将通常由专有功能的硬件完成的网络单元的功能用软件化来虚拟实现，即网络功能虚拟化(NFV，network function virtualization)，具有更加灵活以及可以充分利用通用处理器等现有资源的好处。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
发明人发现，与专用集成电路(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit)不同，通用处理器，比如英特尔架构服务器(IA-server，Intel-Architectureserver)，因为没有考虑到具体功能的特殊性和专有性，因此，如果像ASIC那样由每个模块或者资源来处理专有功能，难以保证通信处理的实时性。
为了解决这一问题，本发明实施例提供了一种网络设备系统、网络设备系统的实现方法以及计算机可读存储介质。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种网络设备系统，其中，所述网络设备系统包括：
计算单元，其根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；
估计单元，其根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；
自组织处理单元，其根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；
调度单元，其根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种网络设备系统的实现方法，其中，所述方法包括：
根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；
根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；
根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；
根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种计算机可读程序，其中当在计算机的处理器中执行所述程序时，所述程序使得所述处理器执行前述第二方面所述的方法的步骤。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述第二方面所述的方法的步骤。
本发明实施例的有益效果在于：通过软件实现了网络设备的功能，并充分考虑到了通信信号处理的特别以及通用处理资源的特点，通过进行高度的优化计算，减少了处理的时间。此外，由于NFV是全软件化的，通过配置和设置等实现了用最少的资源(比如物理资源核)达到更高效和紧密的并行处理，并满足实时信号处理的要求，随着处理量的变化，也可以灵活的通过更改配置来满足不同的要求。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在本发明实施例的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是实施例1的网络设备系统的示意图；
图2是LTE系统的基站的物理模块的示意图；
图3是PRACH模块的第一时间的估计原理示意图；
图4是时间计算和估计单元以及自组织处理和方案选择单元的控制核的示意图；
图5是根据现有技术采用三个处理核的调度方法的示意图；
图6是根据本实施例采用三个处理核的调度方法的示意图；
图7是根据本实施例采用一个处理核的调度方法的示意图；
图8是实施例2的网络设备系统的实现方法的示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
在本发明实施例中，术语“通信网络”或“无线通信网络”可以指符合如下任意通信标准的网络，例如长期演进(LTE，Long Term Evolution)、增强的长期演进(LTE-A，LTE-Advanced)、宽带码分多址接入(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)、高速报文接入(HSPA，High-Speed Packet Access)等等。
并且，通信系统中设备之间的通信可以根据任意阶段的通信协议进行，例如可以包括但不限于如下通信协议：1G(generation)、2G、2.5G、2.75G、3G、4G、4.5G以及未来的5G、新无线(NR，New Radio)等等，和/或其他目前已知或未来将被开发的通信协议。
在本发明实施例中，术语“网络设备”例如是指通信系统中将终端设备接入通信网络并为该终端设备提供服务的设备。网络设备可以包括但不限于如下设备：基站(BS，BaseStation)、接入点(AP、Access Point)、发送接收点(TRP，Transmission ReceptionPoint)、广播发射机、移动管理实体(MME、Mobile Management Entity)、网关、服务器、无线网络控制器(RNC，Radio Network Controller)、基站控制器(BSC，Base StationController)等等。
其中，基站可以包括但不限于：节点B(NodeB或NB)、演进节点B(eNodeB或eNB)以及5G基站(gNB)，等等，此外还可包括远端无线头(RRH，Remote Radio Head)、远端无线单元(RRU，Remote Radio Unit)、中继(relay)或者低功率节点(例如femto、pico等等)。并且术语“基站”可以包括它们的一些或所有功能，每个基站可以对特定的地理区域提供通信覆盖。术语“小区”可以指的是基站和/或其覆盖区域，这取决于使用该术语的上下文。
在本发明实施例中，术语“用户设备”(UE，User Equipment)或者“终端设备”(TE，Terminal Equipment)例如是指通过网络设备接入通信网络并接收网络服务的设备。用户设备可以是固定的或移动的，并且也可以称为移动台(MS，Mobile Station)、终端、用户台(SS，Subscriber Station)、接入终端(AT，Access Terminal)、站，等等。
其中，用户设备可以包括但不限于如下设备：蜂窝电话(Cellular Phone)、个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)、无线调制解调器、无线通信设备、手持设备、机器型通信设备、膝上型计算机、无绳电话、智能手机、智能手表、数字相机，等等。
再例如，在物联网(IoT，Internet of Things)等场景下，用户设备还可以是进行监控或测量的机器或装置，例如可以包括但不限于：机器类通信(MTC，Machine TypeCommunication)终端、车载通信终端、设备到设备(D2D，Device to Device)终端、机器到机器(M2M，Machine to Machine)终端，等等。
下面结合附图对本发明的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供了一种网络设备系统，图1是该网络设备系统的示意图，如图1所示，该网络设备系统包括：计算单元101、估计单元102、自组织处理单元103、以及调度单元104。
在本实施例中，该计算单元101根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；该估计单元102根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；该自组织处理单元103根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；该调度单元104根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案。
在本实施例中，网络设备的含义如前所述，此处不再赘述。在一个实施方式中，该网络设备为前述的基站，则本实施例的网络设备系统可以用于实现该基站的物理层的功能，前述网络设备的各功能模块可以是该基站的物理层的功能模块，可以包括：解调模块(DEMOD)、解码模块(DECODE)、循环冗余校验模块(CRCcheck)、下行模块(DL)，还可以包括物理随机接入信道模块(PRACH)。
图2是LTE系统的基站的物理层的功能模块的示意图，如图2所示，该LTE系统的基站包括下行链路的多个功能模块和上行链路的多个功能模块，在本实施例中，计算每个功能模块的第一时间需要耗费大量的资源与时间，为了解决这一问题，可以仅计算部分功能模块的第一时间，并由此推知其他功能模块的第一时间。
如图1所示，该计算单元101具有第一计算单元1011和第一确定单元1012，该第一计算单元1011计算第一功能模块的第一时间，该第一确定单元1012根据该第一功能模块的第一时间确定与该第一功能模块的计算量在预定范围内的第二功能模块的第一时间。
在本实施例中，如图2所示，许多物理信道具有类似甚至相同的功能模块，本实施例仅对部分功能模块(如图2所示的预编码模块、PRACH模块等)进行上述第一时间的计算(第一计算单元1011)，其他类似的功能模块的上述第一时间可以根据已经计算出第一时间的功能模块的该第一时间进行估计得到(第一确定单元1012)。
在本实施例中，类似的功能模块是指计算量或者处理量相当的功能模块，对于这类功能模块，因为计算量或处理量相当，因此所需要的物理资源也是相当的，可以通过仅计算其中一个功能模块的第一时间来得到其他功能模块的第一时间。例如，矩阵(Matrix)向量(Vector)乘法与编码模块类似，可以只计算编码模块的第一时间，由此得到矩阵向量乘法的第一时间。再例如，快速傅里叶变换(FFT)/逆快速傅里叶变换(IFFT)与PRACH模块中的离散傅里叶变换(DFT)/逆离散傅里叶变换(IDFT)操作类似，可以只计算FFT/IFFT的第一时间，由此得到PRACH模块中的DFT/IDFT操作的第一时间。以上类似的功能模块只是举例说明，对于LTE系统中该基站的其他功能模块，也可以通过类似的方法计算或确定该第一时间。
在本实施例中，该第一时间可以称为理论处理时间或者理论性能估计，其是将加减乘除等运算无差别的加起来得到总运算量(TotalOperation)，假设每次计算可以并行操作四个运算，除以物理资源的处理能力，例如CPU的计算频率(CoreFrequency)，得到该第一时间：
Testimated＝(TotalOperation/4)/CoreFrequency
以层数为υ，发端天线为P的预编码模块为例，针对每个子载波，包括一个简单的矩阵向量乘法，如下：
y(i)＝W·x(i)
表示为：
Figure BDA0001376580780000071
其中，对于第i个子载波，0≤i＜Nsubcarrier，x(i)为用于预编码的υ×1个复向量，y(i)为预编码后的个P×1复向量，W为公共P×υ预编码矩阵，由此可以得到：
Figure BDA0001376580780000072
可见，对于计算每个复数单元
Figure BDA0001376580780000073
0≤i＜Nsubcarrier，共有υ个复数乘和υ-1个复数加。因此，总共含有P·υ·Nsubcarrier次复数乘和P·(υ-1)·Nsubcarrier次复数加，其中，Nsubcarrier为子载波个数。每个复数乘即为4个实数乘法及两个实数加/减，每个复数加为两个实数加/减。对应的实数操作数共为：
TotalOperation＝4·P·υ·Nsubcarrier(×)+(2·P·υ·Nsubcarrier+2·P·(υ-1)·Nsubcarrier)(+)＝P·(8·υ-2)·Nsubcarrier
对于不同的配置(评估参数)，估计的理论性能不同，例如2×2的多输入多输出(MIMO)，P＝υ＝2，Nsubcarrier＝1200，假设CPU的频率是2.1G Hz，估计的理论性能为：
Figure BDA0001376580780000074
再例如，4×4的MIMO，P＝υ＝4，Nsubcarrier＝1200，假设CPU的频率是2.1G Hz，估计的理论性能为：
Figure BDA0001376580780000075
再以PRACH模块为例，如图3所示，共有七部分301-307，五个中括号(即[])括起来的操作数表示了五部分的详细的实数乘或加/减的操作数，分别对应为“Replica生成”307，“N点DFT”301，“共轭相乘”303，“N点IDFT”304，以及“功率相结合”305五部分，同时，“峰值(Peak)检测”306模块部分中只有比较(即Comparison)操作。这里，“子载波(SC)解映射”302中的操作被忽略，这样，总的操作(TotalOptPRACH)可以表示为：
TotalOptPRACH
＝([4·(Nroot·NZC)]+[4·(N/6·log2(N/3)·3+N·2)·NR·Repeat]
+[4·(NR·Repeat·Nroot·NZC)]+[(4·(N/6·log2(N/3)·3+N·2)+N·2)·NR·Repeat·Nroot]
+[2·(NR·Repeat·Nroot·N)+Nroot·N])(×)
+([2·(Nroot·NZC)]+[(2·(N/6·log2(N/3)·3+N·2)
+2·(N/3·log2(N/3)·3+N·2))·NR·Repeat]+[2·(NR·Repeat·Nroot·NZC)]
+[((2·(N/6·log2(N/3)·3+N·2)+2·(N/3·log2(N/3)·3+N·2))·NR·Repeat·Nroot]
+[1·(NR·Repeat·Nroot·N)+(NR·Repeat)·Nroot·N])(+)
+([Nroot·N·Npeak])(Comparison in"Peak detection")
＝6·Nroot·NZC+(5·log2(N/3)+16)·NR·Repeat·(Nroot+1)·N
+6·NR·Repeat·Nroot·(NZC+N)+Nroot·N·(Npeak+1)
其中，考虑接收天线数为NR＝4，前导码格式为PreambleFormat＝3，PRACH序列重复次数为Repeat＝2，并且NZC＝839，零相关区(循环移位)长度为NCS＝0，对于需要的64个前导码，对应有Nroot＝64个不同的Zadoff-Chu根序列(也即，不同的物理根序列号u(i),0≤i＜Nroot)，并且DFT/IDFT的大小为N＝1536。估计的理论性能由下式给出：
Figure BDA0001376580780000081
以上仅以预编码模块和PRACH模块为例说明了第一时间的计算方法，其他功能模块的第一时间可以采用类似的方法进行计算，或者基于已计算出第一时间的功能模块的第一时间进行估计，如前所述，此处不再赘述。
在本实施例中，如图1所示，该网络设备系统100还可以包括第一存储单元105，其存储对应各功能模块的经验系数，也称为优化因子或权重系数(weightingcoefficients)，估计单元102根据各功能模块的上述第一时间以及各功能模块对应的该经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间，也可以称为真实时间，或优化后的时间，或优化后的性能。在本实施例中，该经验系数的取值范围为0～1，也即其可以在0～1的范围内取值。
在本实施例中，该估计单元102可以将各功能模块的所述第一时间与对应各功能模块的经验系数相乘，作为各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间。
在本实施例中，上述经验系数是根据经验获得，由于优化后有CPU缓存(cache)的优化以及乱序执行的原因，因此优化的时间比理论估计的时间要短，也即，上述第一时间可以得到进一步的优化。以预编码模块为例，对于2×2的MIMO的情况，计算出的第一时间为4us，假设希望获得的第一时间为3us，也即优化后的时间为3us，则经验系数可以设为3/4＝75％；同理，对于4×4的MIMO的情况，计算出的第一时间为17.1us，假设希望获得的第一时间为13us，也即优化后的时间为13us，则经验系数可以设为13/17.1≈76％。以PRACH模块为例，计算出的第一时间为6754us，假设希望获得的第一时间为4174us，也即优化后的时间为4174us，则经验系数可以设为4174/6754≈62％。
表1列出了预编码模块，MIMO最小均方误差(MMSE)模块、解扰模块、PRACH模块的理论性能(Theoretical performance)、基准性能(Baseline performance)、最佳的优化性能(Best optimized performance)、参考估计出的理论性能的最佳优化性能百分比，简称为参考理论优化(Optimization refer to Theoretical)、以及基准提升(Speedup ofBaseline)的一个示例。
表1
模块 理论性能 基准性能 最佳优化性能 参考理论优化 基准提升
预编码(2x2) 4us 95us 3us 3/4＝75％ 95/3≈32
MIMO MMSE 18.6us 463us 15.6us 15.6/18.6≈84％ 463/15.6≈30
解扰 50us 865us 31us 31/50＝62％ 865/31≈28
PRACH 6754us 163553us 4174us 4174/6754≈62％ 163553/4174≈39
如表1所示，“理论性能”即为前述的第一时间，“基准性能”即为未经优化的时间，“最佳优化性能”即为经过高度优化后的时间，经过最佳优化性能与理论性能的对比，可以得到经验值，也即“参考理论优化”。
如表1所示，相比较未经优化的结果(基准性能)，通过本实施例的方法能优化大约30倍(如表1所示，所选模块为28～39倍)，无论优化是否足够，都可以将其用于指导其他模块的优化。通过比较理论估计性能的优化结果百分比，对于选择的模块，优化的性能为62％～84％，这些估计经验可以用于起草估计和预测其他模块的处理时间，也即用作经验系数，并进一步估计和预测所有模块的计算量和对应的所需要的总的时间。
例如，针对能够得到的理论估计和可能的最佳优化性能，可以生成一个常数的查找表(look-up-table，LUT)，存储于该第一存储单元105，这些估计和评估也可以帮助尝试调查和找到更有效的算法来实现，并直接使用可以找到的所有可能的方法进行进一步优化。
在本实施例中，当计算单元101计算出了各功能模块的理论处理时间(第一时间)，估计单元102根据已知的在理论估计经验的指导下进行最佳优化实施的评估结果得到的估计出的详细的真实时间(第二时间)，这些评估时间结果可以用于设计和确定用于处理核资源分配和多核处理的自组织处理单元103的自组织处理结构和调度单元104的调度方案。
在本实施例中，物理资源为处理核，则自组织处理单元103可以根据每个处理核的处理能力以及各功能模块的所述第二时间确定该网络设备所需要的处理核的数量。
在本实施例中，由于不同配置下的时间可以在真正运行之前准备好，因此各功能模块可以被分为多个分开的部分，类似于硬件设计，每个功能模块或每个部分完成特定功能。软件功能模块或部分的区别在于，软件是基于处理时间，不同的子功能模块可以被看作一个软件部分，子功能或子部分之间的时延很小或可以被忽略，与硬件设计的概念类似。根据这些时间，可以确定最少的物理资源，例如CPU核，简称为处理核。
在本实施例中，如图1所示，该网络设备系统100还可以包括第二存储单元106，其存储对应各功能模块的不同配置的调度方案。由此，调度单元104可以根据网络设备所需要的物理资源(处理核的数量)以及对应各功能模块的不同配置的调度方案，确定各功能模块在当前配置下的调度方法。这里的配置例如为带宽、天线数、传输模式等，对应不同的配置，调度方案不同，具体可以通过表格的方式来表示，可以称为调度方案查找表，简称为查找表，调度单元104可以根据网络设备的当前配置，从该查找表中选择相应的调度方案。
例如，下行链路可以被看作一个部分，称为DL模块，上行链路可以被看作三个部分，分别为解调模块、解码模块和CRC校验模块，调度单元104可以根据网络设备所需要的处理核的数量，基于各功能模块的估计结果(第一时间)乘以各自的经验系数，从查找表中选择具体的调度方案。该调度单元104的处理可以表示为：
Selected_Scheme＝LUT(DEMOD*βDEMOD,DECOD*βDECOD,CRCcheck*βCRCcheck,DL*βDL)
其中，LUT为前述查找表，DEMOD为解调模块的估计结果(第一时间)，βDEMOD为解调模块对应的经验系数，DECOD为解码模块的估计结果(第一时间)，βDECOD为解码模块对应的经验系数，CRC check为CRC校验模块的估计结果(第一时间)，βCRCcheck为CRC校验模块对应的经验系数，DL为下行链路模块的估计结果(第一时间)，βDL为下行链路模块对应的经验系数。其中，βDEMOD，βDECOD，βCRCcheck，βDL取值范围是0～1，以保证处理的实时性。
图4示出了计算单元101、估计单元102、自组织处理单元103和调度单元104的控制核，在图4中，计算单元101和估计单元102的功能合并为了时间计算和估计单元401，自组织处理单元103和调度单元104的功能合并为了自组织处理和方案选择单元402。如图4所示，时间计算和估计单元401可以把计算出的第一时间和对应各部分和/或各功能模块的经验系数提供给自组织处理方案选择单元402，也即直接把计算出的第二时间提供给自组织处理方案选择单元402，自组织处理方案选择单元402可以将上述第一时间与上述经验系数相乘，或者直接根据该第二时间，确定网络设备所需要的处理核的数量，并依此从前述查找表中选择合适的调度方案。
在一个实施方式中，网络设备仅需要一个处理核，则该调度方案可以是：该处理核既处理该网络设备的上行传输，又处理该网络设备的下行传输，并且，在一个子帧内，先调度该网络设备的上行传输，再调度该网络设备的下行传输。
在另一个实施方式中，网络设备需要2个及以上的处理核，则该调度方案可以是：每个处理核既处理所述网络设备的上行传输，又处理所述网络设备的下行传输；并且，如果在一个子帧内，不能完成一个功能模块的全部功能的调度，则将所述功能模块的全部功能分摊到多个处理核进行调度。
图5示出了一种通常典型的调度方案，该方案没有采用本实施例的自组织处理和调度过程。在该方案中，每个处理核进行一种特定功能的处理，如果某个功能模块，比如解码模块，非常耗时，则之前一个子帧(如subframe#0)还没有处理完就需要开始当前子帧(subframe#1)的处理，由此产生了时间上的冲突，导致当前和后面子帧的解码错误。同时，由于解码没有及时结束，其结果也没法及时上报给L2层进行L2层的调度，也就是说，没法满足通信的实时性要求，有处理时间的冲突，数据无法正确解码及上报。
图6示出了三个处理核(#0/#1/#2)用于数据业务信道物理上行共享信道(PUSCH)或控制信道物理上行控制信道(PUCCH)或上行监听信道(SRS)的处理的情况。其中，针对PUSCH的解码DECOD可以分为两个部分，通过核与核之间的相互帮助，以达到及时完成解码，并将结果上报给L2层，用于L2层的调度。处理核#3是一个独立的核，用于PRACH，由于控制核的计算不多以及PRACH调度不频繁，PRACH和控制核可以是同一个物理核。
由此，如果配置为20MHz带宽，2发送天线，2接收天线，传输模式3或者传输模式4，采用如图6所示的三个处理核(用于PUSCH/PUCCH/SRS)和1个控制核能够保证实时信号处理。其中，控制核可以与PRACH核相同，并且控制核的线程可以具有更高的优先级。
在本实施例中，如果配置更低，比如1发送天线1接收天线，1.4MHz或3MHz或5MHz带宽，或者是像5G窄带物联网(NB-IoT)等简单的应用，需要的处理时间很短，只需要一个核就足够用来处理上行(UL)、下行(DL)、控制核(control core)及接入核(如PRACH)。这里接入核(如PRACH)可以通过子帧类型消息来识别。
图7示出一个处理核(#0)用于上述所有处理的情况。如图7所示，针对1发送天线1接收天线，10MHz带宽或20MHz带宽，采用1个物理核与1个控制核，也即仅通过两个核即可完成上述所有处理。
前面通过图6和图7示出了需要三个处理核和一个处理核来实现网络设备的各功能模块的情况，但本实施例并不以此作为限制，在其他场景下和/或其他需求和/或其他配置下，根据计算单元101、估计单元102、自组织处理单元103的处理，最终决定的处理核的数量也可以是其他情况，相应的，调度单元104根据网络设备所需要的处理核的数量从上述查找表中选择调度方案。
例如，对于配置处于中等复杂度的网络设备，通过计算单元101和估计单元102所估计出来的所需要的处理时间也为中等时，比如5MHz或10MHz带宽，2发送天线，2接收天线，通过自组织处理单元103决定了2个处理核，则调度单元104使用2个处理核和1个控制核(共3个核)来做处理，以满足实时的要求。
再例如，对于配置处于高复杂度，通过计算单元101和估计单元102所估计出来的所需要的处理时间也为高时，比如20MHz带宽，4发送天线，4接收天线，通过自组织处理单元103决定了5个或者更多的处理核时，调度单元104会使用相应数量的处理核和控制核来做处理，以满足实时的要求。
本实施例的网络设备系统通过软件实现了网络设备的功能，并充分考虑到了通信信号处理的特别以及通用处理资源的特点，通过进行高度的优化计算，减少了处理的时间。此外，由于NFV是全软件化的，通过配置和设置等实现了用最少的资源(比如物理资源核)达到更高效和紧密的并行处理，并满足实时信号处理的要求，随着处理量的变化，也可以灵活的通过更改配置来满足不同的要求。由此，可以灵活的配置资源以满足不同的业务需求，从而达到保证传输质量的同时提高能效。
实施例2
本实施例提供了一种网络设备系统的实现方法，该方法解决问题的原理与实施例1的方法相同，内容相同之处不再重复说明。
图8是该方法的示意图，如图8所示，该方法包括：
步骤801：根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；
步骤802：根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；
步骤803：根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；
步骤804：根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案。
在本实施例中，该网络设备可以是基站，该网络设备的各功能模块可以是该基站的各功能模块，例如该基站的物理层的功能模块，包括但不限于：解调模块(DEMOD)、解码模块(DECODE)、循环冗余校验模块(CRC check)、下行模块(DL)。在一个实施方式中，该基站的物理层的功能模块还可以包括或者仅包括物理随机接入信道模块(PRACH)。
在本实施例中，“第一时间”也可以称为理论处理时间或理论性能，对应表1的第二栏，“第二时间”也可以称为实际处理时间或真实时间或最佳优化性能，对应表1的第四栏。
在步骤801中，可以先根据物理资源的处理能力计算第一功能模块的所述第一时间；再根据所述第一功能模块的所述第一时间，确定与所述第一功能模块的计算量在预定范围内的第二功能模块的所述第一时间。由此，利用某些功能模块的计算量类似的特点，不需要逐一计算该网络设备的各功能模块的第一时间，节省了计算资源。
在步骤802中，可以将各功能模块的所述第一时间与对应各功能模块的经验系数相乘，作为各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间。由此，考虑到优化后有CPU缓存(cache)的优化以及乱序执行的原因，对估计出的理论时间做了进一步优化。在步骤802中，该经验系数是根据经验获得的，对应不同的功能模块，可以通过表格的形式表示，以便于据此对估计出的理论时间进行进一步优化。
在本实施例中，物理资源可以是处理核，则在步骤803中，可以根据每个处理核的处理能力以及各功能模块的所述第二时间，确定所述网络设备所需要的处理核的数量，也即需要多少处理核来完成该网络设备的上述功能模块的全部功能。
在步骤804中，对应各功能模块的不同配置的调度方案是预先定义的，可以通过表格的方式表示，由此在确定了各功能模块的当前配置后，可以基于该配置从该表中选择相应的调度方案。
在步骤804的一个实施方式中，该调度方案为：当所述网络设备所需要的物理资源为1个处理核时，所述处理核既处理所述网络设备的上行传输，又处理所述网络设备的下行传输；并且，在一个子帧内，先调度所述网络设备的上行传输，再调度所述网络设备的下行传输。如图7所示，此处不再赘述。
在步骤804的另一个实施方式中，该调度方案为：当所述网络设备所需要的物理资源为2个以上处理核时，每个处理核既处理所述网络设备的上行传输，又处理所述网络设备的下行传输；并且，如果在一个子帧内，不能完成一个功能模块的全部功能的调度，则将所述功能模块的全部功能分摊到多个处理核进行调度。如图6所示，此处不再赘述。
通过本实施例的方法，通过软件实现了网络设备的功能，并充分考虑到了通信信号处理的特别以及通用处理资源的特点，通过进行高度的优化计算，减少了处理的时间。此外，由于NFV是全软件化的，通过配置和设置等实现了用最少的资源(比如物理资源核)达到更高效和紧密的并行处理，并满足实时信号处理的要求，随着处理量的变化，也可以灵活的通过更改配置来满足不同的要求。由此，可以灵活的配置资源以满足不同的业务需求，从而达到保证传输质量的同时提高能效。
本发明实施例还提供了一种计算机可读程序，其中当在计算机的处理器中执行所述程序时，所述程序使得所述处理器执行实施例2所述的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例2所述的方法的步骤。
本发明以上的系统和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
结合本发明实施例描述的方法/装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图1中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合(例如，计算单元、估计单元、自组织处理单元、调度单元等)，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图8所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对附图中描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，可以实现为用于执行本发明所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。针对附图描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。
关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：
附记1、一种网络设备系统的实现方法，其中，所述方法包括：
根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；
根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；
根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；
根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案。
附记2、根据附记1所述的方法，其中，所述网络设备为基站，所述各功能模块为所述基站的物理层的功能模块，所述各功能模块包括：解调模块、解码模块、循环冗余校验模块、下行模块。
附记3、根据附记2所述的方法，其中，所述各功能模块还包括：物理随机接入信道模块。
附记4、根据附记1所述的方法，其中，所述根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间，包括：
根据物理资源的处理能力计算第一功能模块的所述第一时间；
根据所述第一功能模块的所述第一时间，确定与所述第一功能模块的计算量在预定范围内的第二功能模块的所述第一时间。
附记5、根据附记1所述的方法，其中，所述根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间，包括：
将各功能模块的所述第一时间与对应各功能模块的经验系数相乘，作为各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间。
附记6、根据附记1所述的方法，其中，所述物理资源为处理核，所述根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源，包括：
根据每个处理核的处理能力以及各功能模块的所述第二时间，确定所述网络设备所需要的处理核的数量。
附记7、根据附记1所述的方法，其中，所述根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案，包括：
当所述网络设备所需要的物理资源为1个处理核时，所述处理核既处理所述网络设备的上行传输，又处理所述网络设备的下行传输；并且，在一个子帧内，先调度所述网络设备的上行传输，再调度所述网络设备的下行传输；
当所述网络设备所需要的物理资源为2个以上处理核时，每个处理核既处理所述网络设备的上行传输，又处理所述网络设备的下行传输；并且，如果在一个子帧内，不能完成一个功能模块的全部功能的调度，则将所述功能模块的全部功能分摊到多个处理核进行调度。
附记8、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现附记1-7任一项所述的方法的步骤。

Claims (9)

1.一种网络设备系统，其中，所述网络设备系统包括：
计算单元，其根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；
估计单元，其根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；
自组织处理单元，其根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；以及
调度单元，其根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案，
其中，所述物理资源为处理核，所述自组织处理单元根据每个处理核的处理能力以及各功能模块的所述第二时间，确定所述网络设备所需要的处理核的数量。
2.根据权利要求1所述的网络设备系统，其中，所述网络设备为基站，所述各功能模块为所述基站的物理层的功能模块，所述各功能模块包括：解调模块、解码模块、循环冗余校验模块、下行模块。
3.根据权利要求2所述的网络设备系统，其中，所述各功能模块还包括：物理随机接入信道模块。
4.根据权利要求1所述的网络设备系统，其中，所述网络设备系统还包括：
第一存储单元，其存储对应各功能模块的所述经验系数，其中，对应各功能模块的所述经验系数的取值范围为0～1；以及
第二存储单元，其存储对应各功能模块的不同配置的调度方案。
5.根据权利要求1所述的网络设备系统，其中，所述计算单元包括：
第一计算单元，其计算第一功能模块的所述第一时间；
第一确定单元，其根据所述第一功能模块的所述第一时间，确定与所述第一功能模块的计算量在预定范围内的第二功能模块的所述第一时间。
6.根据权利要求1所述的网络设备系统，其中，所述估计单元将各功能模块的所述第一时间与对应各功能模块的经验系数相乘，作为各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间。
7.根据权利要求1所述的网络设备系统，其中，当所述网络设备所需要的物理资源为1个处理核时，所述调度方案为：
所述处理核既处理所述网络设备的上行传输，又处理所述网络设备的下行传输；
并且，在一个子帧内，先调度所述网络设备的上行传输，再调度所述网络设备的下行传输。
8.根据权利要求1所述的网络设备系统，其中，当所述网络设备所需要的物理资源为2个以上处理核时，所述调度方案为：
每个处理核既处理所述网络设备的上行传输，又处理所述网络设备的下行传输；
并且，如果在一个子帧内，不能完成一个功能模块的全部功能的调度，则将所述功能模块的全部功能分摊到多个处理核进行调度。
9.一种网络设备系统的实现方法，其中，所述方法包括：
根据物理资源的处理能力确定网络设备的各功能模块为完成各自的功能所需要的第一时间；
根据各功能模块的所述第一时间以及对应各功能模块的经验系数估计各功能模块为完成各自的功能所需要的第二时间；
根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源；
根据所述网络设备所需要的物理资源以及对应各功能模块的不同配置的调度方案确定各功能模块在当前配置下的调度方案，
其中，所述物理资源为处理核，所述根据各功能模块的所述第二时间确定所述网络设备所需要的物理资源，包括：根据每个处理核的处理能力以及各功能模块的所述第二时间，确定所述网络设备所需要的处理核的数量。
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