ケーススタディ：ザイリンクス Zynq UltraScale+ MPSoC システムオンモジュールによる 5G 無線の構築

次世代の無線ネットワークである5Gは、データレートと容量を大幅に向上させ、ピーク時のデータレートは最大10Gbpsに達すると予想されている。5Gはまた、低遅延と高信頼性を必要とする仮想現実や拡張現実などの新しいサービスやアプリケーションを可能にする。こうした課題に対応するため、5G無線システムは大量のデータを迅速かつ効率的に処理できなければならない。

5Gシステムのシステム要件とサービス要件には以下が含まれる：

10Gbps以上のピークデータレートは5Gネットワークの基本KPIである
インターネットアクセス時の最低保証スループット50～100Mbps
ミリ秒レベルのエンド・ツー・エンド遅延
無線リンクの待ち時間は1ms以下で、触覚インターネットをサポート

5Gのユースケースでは、多様で困難な要件が要求されることが多く、すべての要件を満たす単一のソリューションでは、過剰なエンジニアリング、複雑さ、高い開発コストにつながる可能性がある。さらに、5Gネットワークのアプリケーションやユースケースによっては、高い柔軟性とスケーラビリティが求められることもあります。

効率的な5G通信を実現するザイリンクスのZynq UltraScale+ MPSoCプラットフォーム

Zynq UltraScale+ MPSoCモジュールは、5G無線システムの実装に適している。MPSoCのFPGAファブリックは高速データ処理に使用でき、オンチップ・プロセッサは制御・管理タスクに使用できる。MPSoCの高速I/Oインターフェースは、外部無線やアンテナへの接続に使用できる。さらに、MPSoCは電力効率に優れたアーキテクチャを採用しているため、ポータブルでバッテリー駆動の5G無線機器に最適です。

Zynq UltraScale+ MPSoC開発プラットフォームは、5G無線ユニットを開発するための包括的かつ効率的なコンピューティングプラットフォームを提供します。先進的なFPGA技術を活用し、極めて高い性能と低消費電力を実現するとともに、これまでにないヘテロジニアス・マルチプロセッシングを提供します。

ZU7/ZU5/ZU4（CG/EG/EV）システム・オン・モジュールの主な特徴は以下の通りです。

クアッドA53 @ 1.5GHz & デュアルR5 @ 600MHz
最大500Kロジック・セル
H.265, H.264 VCU & ARM Mali 400 MP2 GPU
64ビット、ECC付き8GB PS DDR4 & 16ビット、4GB PL DDR4
16 x 高速トランシーバー@16.3Gbps
4 x PSトランシーバー @ 6Gbps
142 ユーザー設定可能IO

プラットフォーム上にクロック同期を実装することは、無線ユニット間で信頼性の高い効率的な通信を提供するために困難だった。

効率を高め、要求の厳しい5Gのユースケースをサポートするための新しい無線技術とネットワーク・アーキテクチャの開発に伴い、時刻同期の必要性はより重要になっている。クロックソースの精度が低ければ低いほど、タイムシフトが発生する確率は高くなる。そして最終的には、パフォーマンス上の課題が生じることになる。

iWaveは、時間同期の重要性を考慮し、時間同期装置と接続性をシステムを通じて提供することで、通信ネットワークが正常に動作することを証明した。

ウォッチドッグ・タイマーは、内部および外部の両方でサポートされており、ソフトウェアがフリーズまたはハングしたシステムに警告を発してリセットする。

SFP+などの高速インターフェースをサポートするため、SoMは16.3Gbpsで動作する16個の高速トランシーバーで強化されています。SATA、PCIe、USB3.0はすべて6Gbpsトランシーバーでサポートされています。その結果、このプラットフォームは高速通信アプリケーションに対応することができます。

Zynq UltraScale+ MPSoC開発モジュールと包括的なBSPサポートにより、開発者はプロトタイピングとアプリケーション開発を迅速に開始し、同じハードウェアで量産に移行することができます。これにより、市場投入までの時間が大幅に短縮されます。

既存のソリューションを活用し、既製のモジュールとキャリア・カードを使用することで、設計時間を短縮できます。開発サイクルの短縮は、迅速な製品発売を意味する。さらに、SoMアプローチは、エンジニアリング・コストやその他の製造コストを削減します。

Zynq UltraScale+ MPSoC System on Moduleおよび開発キットの詳細については、こちらをご覧ください。

ご不明な点がございましたら、mktg@iwavesystems.com までご連絡ください。

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