Введение
Связь между функциональными узлами — это ключевой элемент в дизайне современных базовых станций. Решения для связи должны предоставлять высокие уровни пропускной способности с низкой задержкой и обеспечивать гибкость для работы в различном диапазоне конфигураций системы. Технология программируемых логических интегральных схем ПЛИС (FPGA — Field Programmable Gate Array) идеально адаптированы к этим требованиям, т.к. она базируется на конфигурируемой основе, отлично подходящей для реализации стандартных телекоммуникационных интерфейсов и функций коммутации и предлагает значительное количество гибких высокоскоростных приемопередатчиков и портов ввода-вывода, которые необходимы для реализации физических интерфейсов.
Настоящий материал рассматривает требования для соединений внутри базовой станции и демонстрирует как ПЛИС фирмы Xilinx могут быть использованы для реализации каждой функции, связанной с распространением сигнала. Основные приложения учитывают многорежимные макроячейки и развивают платформы с высокой плотностью, т.к. это наиболее важная задача для технологий связи. Впрочем, принципы и техники разработки, описанные в этом материале применимы к широкому кругу архитектур базовых станций, связанных с развёртыванием гетерогенных сетей.
Настоящий материал в основном сфокусирован на функциональном анализе основных компонентов, связанных с соединениями базовой станции, реализации этих функций в ПЛИС компании XilinX и необходимых ресурсов для некоторых примеров реализации. Практическая цель предоставить обзор того как коммуникационные приложения связи базовые станции могут быть решены с помощью комбинации ПЛИС Xilinx и коммуникационных IP ядер, предоставляемых компанией Xilinx или разработанных пользователем.
Обзор традиционных базовых станций
Классические базовые станции используются для широкого круга беспроводных интерфейсов. Стандарты включают в себя LTE, WCDMA, TD-SCDMA, GSM и CDMA2000, но смешанные режимы работы получают все большее распространение. Области развёртывания могут меняться от многосекционных реализаций до микросот с единичным сектором. Функциональность базовой станции включает аналоговую и цифровую обработку радиосигналов, обработку несущих частот и работу с пакетами транспортного и более высоких уровней. В общем случае, модульная архитектура может адаптироваться под каждое решение за счёт выделенных модулей, оптимизированных для выполнения специфических функций. Часто, архитектура общая для нескольких типов беспроводных интерфейсов и зон покрытия. В зависимости от приложения, выполняемого текущей реализацией базовой станции, для определённой функции используется определённый набор модулей.
Для передачи данных и служебной информации между функциональными узлами в соответствии с требованиями к изделию между интерфейсами требуются коммуникационные интерфейсы с необходимой пропускной способностью. Решения для связи должны обеспечивать высокую пропускную способность с низкой и предсказуемой задержкой, а также быть достаточно гибким, т.к. одной платформой необходимо обеспечивать различные конфигурации. Соответственно, коммуникации в базовой станции — это один из ключевых элементов системы.
В многих архитектурах функционал для связи между модулями обычно реализуется с помощью выделенного модуля. Тем не менее, поскольку такой функционал очень близок к общему управлению системой, очень часто он интегрируется в такие модули. Даже радиомодули могут предоставлять некоторую ограниченную функциональность в части связи между модулями за рамками простого соединения с базовой станцией для поддержки гибкой топологии распространения радиосигнала, такой как дерево, кольцо и последовательная цепочка. Функционал обычно обеспечиваемый узлом внутренней связи интерфейс на физическом уровне, обработку транспортного протокола, преобразование протоколов, коммутации и маршрутизации данных, формирование сигналов и синхронизацию пакетов/сигналов.
Высокоуровневая структурная схема типовой базовой станции, сконфигурированной для поддержки LTE показана на рисунке 1.
Рисунок 1
На рисунке показан каждый из общих функциональных узлов плюс модуль для интерконнекта, сконфигурированного для обеспечения радиосвязи и внутреннего транспорта для пользовательских и служебных данных.
Ссылки
1. Developing and Integrating a High Performance HET-NET (4G Americas white paper). October 2012.
2. LTE-Advanced, 3GPP (3GPP white paper, Jeanette Wannstrom). May 2012.
3. LTE Release 12: Taking Another Step Toward the Network Society (Ericsson white paper).January 2013.
4. LTE Release 12 and Beyond (Nokia Siemens Network white paper). October 2012.
5. CPRI Specification V6.0, Common Public Radio Interface (CPRI): Interface Specification.30 August 2013.
6. Open Base Station Architecture Initiative: BTS System Reference Document, Version 2.0.27 April 2006.
7. Open Base Station Architecture Initiative: Reference Point 3 Specification, Version 4.2. 18 March 2010.
8. ETSI Group Specification, Open Radio equipment Interface (ORI): Requirements for Open Radio equipment Interface (ORI) (Release 1), ETSI GS ORI 001, V1.2.1. August 2012.
9. ETSI Group Specification, Open Radio equipment Interface (ORI): ORI Specification, Part 1: Low Layers (Release 1), ETSI GS ORI 002-1, V1.1.1. October 2011.
10. IEEE Standard for Information Technology – Telecommunications and Information Exchange between Systems – Local and Metropolitan Area Networks, Specific Requirements Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications, IEEE Std 803.2-2008. 26 December 2008.
11. ITU-T Series G: Transmission Systems and Media, Digital Systems and Networks, Timing Characteristics of Synchronous Ethernet Equipment Slice Clock (EEC), G.8262/Y.1362. August 2007.
12. IEEE Standards, IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems, IEEE Std 1588-2002. 8 November 2001.
Источники
- http://xilinx.eetrend.com/files-eetrend-xilinx/download/201501/8130-15663-wp450-base-stn-connect.pdf
Материал предназначен для использования в образовательных целях