Lightweight Ethernet Switch (軽量イーサネット スイッチ)

ザイリンクスのワイヤレス コネクティビティ IP と FPGA を利用することによって、複数デバイスをシングル デバイス ベースの I/Q スイッチに統合して、ベースバンド チャネル カードとリモート ラジオ ヘッドを接続できます。FPGA 上に統合された CPRI I/Q スイッチは、すべてのライン レート、I/Q データのスイッチング/合成、および複数のイーサネット制御メッセージング チャネルとスイッチングをサポートするため、柔軟性に優れた精度の高いインターコネクトを実現でき、デプロイ、再コンフィギュレーション、フィールド アップグレードが容易になります。

POC (概念実証) の概要

この PoC デザインは、CPRI ベースのワイヤレス システムで使用するための 6 ポートの軽量イーサネットを提供します。スイッチは、リソース使用量を最小限に抑えるために、4 ポート ギガビット スイッチと 3 ポート アグリゲーターとして実装されています。アグリゲーターは必要に応じて拡張し、さらなるポート数をサポートできます。

主な特長

  • 6 ポートに含まれるもの
    • 4 ポートのギガビット スイッチ
      • ポート 1 - アップストリーム CPRI
      • ポート 2 - ローカル マイクロプロセッサ
      • ポート 3 - デバッグ
      • ポート 4 - アグリゲーター/デアグリゲーター
  • 最大 100Mb/s で動作するダウンストリーム CPRI ポート用の3 ポート アグリゲーター/デアグリゲーター
  • 最大イーサネット フレーム サイズ : 2048 バイト
  • 自動および手動のアドレス学習
  • 64 エントリのアドレス テーブル
  • 1 ポートあたり 1.6Mframes/s (最大 6Mframes/s)

アプリケーション

軽量イーサネット スイッチ (Lightweight Ethernet Switch) は、ワイヤレス システムをターゲットとしており、拡張性のある多数の無線接続をサポートするアーキテクチャを使用することで、リソース要件を削減します。図 1 では、次に示すイーサネット ポートを備えたアプリケーションの簡略図を示します。

  • ベースバンド ユニットへのアップストリーム CPRI リンク (x1)
  • 無線基地局へのダウンストリーム CPRI リンク (x3)
  • 外部 PHY を介す外部デバッグ/制御ポート (x1)
  • CPU への内部接続 (x1)
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図 1 - 一般的なアプリケーション システム

アーキテクチャ

軽量イーサネット スイッチ (Lightweight Ethernet Switch) のアーキテクチャは、システムの通常動作時にイーサネット トラフィックがほとんど必要ない複数のダウンストリーム (無線) リンク間で有効な帯域幅を共有することを基本としています。図 2 のように、PoC デザイン例では、3 つのダウンストリーム CPRI リンクがアグリゲーター/デアグリゲーターを介しで接続され、メイン スイッチへの 1 つのリンクを共有しています。これによって、多数のダウンストリーム リンクのサポートが可能になります。

図 2 - 軽量イーサネット スイッチのアーキテクチャ
図 2 - 軽量イーサネット スイッチのアーキテクチャ

リソース使用量

表 1 では、選択したコンフィギュレーションのリソース使用量およびアグリゲートされたダウンストリーム ポートで有効な帯域幅の概算を示します。

表 1: リソース使用率

コンフィギュレーション RAMB18 LUT FF ダウンストリーム
帯域幅
6 ポート 28 4000 6000 100Mbit/s
12 ポート 52 6000 10000 25Mbit/s
18 ポート 60 8000 14000 10Mbit/s

ご利用について

Lightweight Ethernet Switch PoC デザインは、ザイリンクスのラウンジ (要登録) にて ZIP ファイル形式で提供しています。 この ZIP ファイルには、スイッチ用の暗号化されたソースとそのサンプル デザインが含まれており、シンプルなパターン生成やチェック機能を実行できます。そのほか、Vivado® Design Suite で使用できるテスト ベンチやインプリメンテーション/シミュレーション スクリプトも提供されています。スイッチは、6 ポートのスタティック コンフィギュレーションです。

検証

IQ スイッチは、UVM メソドロジーを使用して検証されています。