4G系統(tǒng)中高速總線互連架構(gòu)的研究與實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)在ATCA標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架上選用了RocketlO串行接口來實現(xiàn)其個模塊間的高速實時的數(shù)據(jù)互連，而沒有采用ATCA標(biāo)準(zhǔn)中所定義的幾種新一代串行互連標(biāo)準(zhǔn)，如InfiniBand、RapidlO Serial、XAUI、Fibre Channel，主要是與B3G TDD實驗系統(tǒng)的整體架構(gòu)以及系統(tǒng)對于高速數(shù)據(jù)互連需求有關(guān)，原因在第四小節(jié)開始有描述。

　　通常B3G TDD系統(tǒng)各模塊之間傳輸速率預(yù)留2Gb/s即可，但是有一些傳輸數(shù)據(jù)量大的模塊之間，可以配置更高的傳輸帶寬，如AP端的多天線接收模塊、基帶接收模塊以及交換時頻序列模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，本系統(tǒng)為其預(yù)留帶寬為8Gb/s；AP端基帶發(fā)送模塊與多天線發(fā)送模塊之間的預(yù)留4Gb/s的傳輸帶寬； MT端的幾個基帶接收模塊間的數(shù)據(jù)傳輸速率預(yù)留6Gb/s的傳輸帶寬。

　　4.3　本解決方案的優(yōu)點

　?。?）ATCA架構(gòu)的交換背板單板到單板間能提供最高達到20Gbps的雙向傳輸能力，并可以采用多種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議傳輸，如 Infiniband、XAUI等，還能支持自定義的傳輸協(xié)議，傳輸方式靈活；采用內(nèi)嵌有千兆位串行收發(fā)器和高性能處理核的FPGA，既能利用其先進的互聯(lián)技術(shù)、高密度的邏輯門、塊RAM以及內(nèi)置時鐘模塊來滿足系統(tǒng)大量的數(shù)據(jù)運算沒，同時利用其無縫集成的高性能的串行通信接口和RISC核來實現(xiàn)系統(tǒng)所需要的高速數(shù)據(jù)傳輸接口，極大地簡化了高帶寬接口的系統(tǒng)集成，允許設(shè)計人員用比以前少得多的時間高效地創(chuàng)建和實施基于所有這些新千兆位串行接口標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計。

　?。?）ATCA架構(gòu)任意兩單板均存在直接的數(shù)據(jù)交換通道，通用性很強，AP/MT可以復(fù)用相同機箱/背板，ATCA背板拓?fù)淠莒`活設(shè)置，既能采用星型架構(gòu)，也能采用全網(wǎng)格架構(gòu)，可以按系統(tǒng)的需求進行定制，并預(yù)留一些冗余的聯(lián)結(jié)通道，滿足所有可能的功能單板間的互聯(lián)通道需求和研發(fā)中的可能變化。

　?。?）在B3G TDD實驗系統(tǒng)架構(gòu)中，各模塊間物理層次上采用ATCA背板的物理連接架構(gòu)，傳輸協(xié)議層上使用RocketlO接口，任意兩模塊的單板間互聯(lián)僅需要2-8對差分線，系統(tǒng)耦合度非常低，便于單板調(diào)試、測試和系統(tǒng)連調(diào)測試。

　?。?）有14個通用的模塊接口，能預(yù)留一些剩余槽位，便于系統(tǒng)功能模塊的擴展，如增加板數(shù)、處理能力、天線陣數(shù)、用戶數(shù)、用戶速率。

　?。?）ATCA架構(gòu)具有6對全局時鐘／復(fù)位差分總線，能滿足系統(tǒng)同步工作需要。

5、結(jié)束語

　　在本文描述的體系構(gòu)架中，經(jīng)過在該架構(gòu)上的兩塊板件進行測試，得出結(jié)論：基于模擬ATCA背板的RocketlO傳輸，單通道能穩(wěn)定工作于 2Gbps；按照系統(tǒng)的配置綁定4個高速串口通道后的數(shù)據(jù)，能傳輸達到8Gbps。而且在我們所進行多次實驗測試的過程中，基本上沒有誤碼出現(xiàn)，是一種高性能高可靠的高速架構(gòu)體系，完全能滿足下一代通信系統(tǒng)對于硬件平臺架構(gòu)的要求。

　　當(dāng)然，本系統(tǒng)因為是基于國家863計劃的，是一種試驗架構(gòu)，比較適用于新一代通信系統(tǒng)的研發(fā)過程，真正的進入實用化產(chǎn)業(yè)化后，則可以采用ATCA架構(gòu)以及其交換接口上所定義的一些通信協(xié)議，而基帶開發(fā)等部分肯定也不會采用通用的FPGA，而是專用的基帶處理芯片。

　　參考文獻

　　【1】　Yokosuka，Kanagawa.Fouth Generation Mobile Communication Systems beyond IMT-2000[C].Invited Paper，NTT Mobile Communications Network Inc，2002，8.

　　【2】　Don Shaver.Broadband and 4G Communications Architectures[P].Texas Instruments DSPS R&D Center Communication Systems Laboratory，2002，4

　　【3】　Jeff Munch.PICMG3.0規(guī)范-先進的通信計算機架構(gòu)[J].通訊世界，2003，105（8）：96.

　　【4】　PCI Industrial Computers Manufacturers Group.PICMG3.1 R1.0 Ethernet for AdvancedTCA Systems Short Form Specification[S].2003，1.

　　【5】　PCI Industrial Computers Manufacturers Group.PICMG3.2 R1.0 Infiniband for AdvancedTCA Systems Short Form Specification[S].2003，1.

　　【6】　PCI Industrial Computers Manufacturers Group.PICMG3.3 R1.0 StarFabric for AdvancedTCA Systems Short Form Specification[S].2003，1.

　　【7】　Xlinix Inc.RocketlOTM Transceiver User Guide[S].2002.