4G系統中高速總線(xiàn)互連架構的研究與實(shí)現

　　本系統在A(yíng)TCA標準構架上選用了RocketlO串行接口來(lái)實(shí)現其個(gè)模塊間的高速實(shí)時(shí)的數據互連，而沒(méi)有采用ATCA標準中所定義的幾種新一代串行互連標準，如InfiniBand、RapidlO Serial、XAUI、Fibre Channel，主要是與B3G TDD實(shí)驗系統的整體架構以及系統對于高速數據互連需求有關(guān)，原因在第四小節開(kāi)始有描述。

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

　　4.3　本解決方案的優(yōu)點(diǎn)

　?。?）ATCA架構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，并可以采用多種標準的協(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(jìn)的互聯(lián)技術(shù)、高密度的邏輯門(mén)、塊RAM以及內置時(shí)鐘模塊來(lái)滿(mǎn)足系統大量的數據運算沒(méi)，同時(shí)利用其無(wú)縫集成的高性能的串行通信接口和RISC核來(lái)實(shí)現系統所需要的高速數據傳輸接口，極大地簡(jiǎn)化了高帶寬接口的系統集成，允許設計人員用比以前少得多的時(shí)間高效地創(chuàng )建和實(shí)施基于所有這些新千兆位串行接口標準的設計。

　?。?）ATCA架構任意兩單板均存在直接的數據交換通道，通用性很強，AP/MT可以復用相同機箱/背板，ATCA背板拓撲能靈活設置，既能采用星型架構，也能采用全網(wǎng)格架構，可以按系統的需求進(jìn)行定制，并預留一些冗余的聯(lián)結通道，滿(mǎn)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(shí)驗系統架構中，各模塊間物理層次上采用ATCA背板的物理連接架構，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(xiàn)，系統耦合度非常低，便于單板調試、測試和系統連調測試。

　?。?）有14個(gè)通用的模塊接口，能預留一些剩余槽位，便于系統功能模塊的擴展，如增加板數、處理能力、天線(xiàn)陣數、用戶(hù)數、用戶(hù)速率。

　?。?）ATCA架構具有6對全局時(shí)鐘／復位差分總線(xiàn)，能滿(mǎn)足系統同步工作需要。

5、結束語(yǔ)

　　在本文描述的體系構架中，經(jīng)過(guò)在該架構上的兩塊板件進(jìn)行測試，得出結論：基于模擬ATCA背板的RocketlO傳輸，單通道能穩定工作于 2Gbps；按照系統的配置綁定4個(gè)高速串口通道后的數據，能傳輸達到8Gbps。而且在我們所進(jìn)行多次實(shí)驗測試的過(guò)程中，基本上沒(méi)有誤碼出現，是一種高性能高可靠的高速架構體系，完全能滿(mǎn)足下一代通信系統對于硬件平臺架構的要求。

　　當然，本系統因為是基于國家863計劃的，是一種試驗架構，比較適用于新一代通信系統的研發(fā)過(guò)程，真正的進(jìn)入實(shí)用化產(chǎn)業(yè)化后，則可以采用ATCA架構以及其交換接口上所定義的一些通信協(xié)議，而基帶開(kāi)發(fā)等部分肯定也不會(huì )采用通用的FPGA，而是專(zhuān)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規范-先進(jìn)的通信計算機架構[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.