FPGA implementation and evaluation of synchronization architectures for ethernet-based cloud-ran fronthaul

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2016
Autor(a) principal: FREIRE, Igor Antonio Auad lattes
Orientador(a): KLAUTAU JÚNIOR, Aldebaro Barreto da Rocha lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Departamento: Instituto de Tecnologia
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Sincronismo
Arranjos de Lógica Programável em Campo - FPGA
Arquitetura em computação em nuvem
Protocolo de tempo de precisão
Cloud-RAN (Cloud radio acess network)
Palavras-chave em Inglês:
Synchronization
Fronthaul
Precision time protocol
FPGA - Field programmable gate array
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES
Link de acesso: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8022
Resumo: A utilização da infra-estrutura Ethernet disponível na maioria dos edifícios comerciais pode aliviar os custos envolvidos com provisionamento de fronthaul em redes de acesso de rádio em nuvem. No entanto, as especificações atuais de interfaces fronthaul contam com links síncronos e dedicados, os quais suportam nativamente recursos como a distribuição da sincronização através da camada física dos dispositivos. Neste contexto, uma solução de bom custo benefício e compatível com protocolos e equipamentos em atual uso e adaptar as interfaces fronthaul padrão (e.g. CPRI) para redes assíncronas usando equipamentos capazes de atingir requisitos de sincronização através de redes Ethernet legadas. Esta dissertação propõe considerações de projeto e avalia a viabilidade de arquiteturas de sincronização em tal cenário, através do desenvolvimento de um banco de testes com hardware baseado em FPGA. São contrastadas duas soluções: uma abordagem simples que emprega fila elástica de recepção para a recuperação de frequência e uma solução fim-a-fim utilizando o protocolo de precisão de tempo IEEE 1588 para alinhamento em tempo e frequência. Resultados sugerem que o esquema utilizando PTP somente nos pontos finais pode atingir os requisitos de sincronização de tempo e frequência estabelecidos por padrões de telefonia móvel atuais se a variação de atraso de pacote for tratada com razoáveis estratégias implementadas a n´nível de algoritmo.
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spelling 2017-03-28T13:02:13Z2017-03-28T13:02:13Z2016-01-18FREIRE, Igor Antonio Auad. FPGA implementation and evaluation of synchronization architectures for ethernet-based cloud-ran fronthaul.Orientador: Aldebaro Baerreto da Rocha Klautau Júnior. 2016. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétric ) - Instituto de Tecnologia,, Universidade Federal do Pará, Belém. 2016. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8022. Acesso em:.http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8022A utilização da infra-estrutura Ethernet disponível na maioria dos edifícios comerciais pode aliviar os custos envolvidos com provisionamento de fronthaul em redes de acesso de rádio em nuvem. No entanto, as especificações atuais de interfaces fronthaul contam com links síncronos e dedicados, os quais suportam nativamente recursos como a distribuição da sincronização através da camada física dos dispositivos. Neste contexto, uma solução de bom custo benefício e compatível com protocolos e equipamentos em atual uso e adaptar as interfaces fronthaul padrão (e.g. CPRI) para redes assíncronas usando equipamentos capazes de atingir requisitos de sincronização através de redes Ethernet legadas. Esta dissertação propõe considerações de projeto e avalia a viabilidade de arquiteturas de sincronização em tal cenário, através do desenvolvimento de um banco de testes com hardware baseado em FPGA. São contrastadas duas soluções: uma abordagem simples que emprega fila elástica de recepção para a recuperação de frequência e uma solução fim-a-fim utilizando o protocolo de precisão de tempo IEEE 1588 para alinhamento em tempo e frequência. Resultados sugerem que o esquema utilizando PTP somente nos pontos finais pode atingir os requisitos de sincronização de tempo e frequência estabelecidos por padrões de telefonia móvel atuais se a variação de atraso de pacote for tratada com razoáveis estratégias implementadas a n´nível de algoritmo.The use of Ethernet infrastructure available in most commercial buildings can alleviate the costs involved with fronthaul provisioning in cloud radio access networks. However, current fronthaul specifications rely on dedicated synchronous links, which natively support features such as accurate synchronization across radio devices. In this context, a cost-effective and backwardscompatible solution is to adapt standard fronthaul interfaces (e.g. CPRI) to asynchronous networks by using endpoint equipments capable of meeting synchronization requirements over legacy Ethernet. This dissertation proposes design considerations for synchronization of radio over Ethernet and evaluates the feasibility of synchronization architectures by developing an FPGA-based hardware testbed. It contrasts two solutions, a simplistic approach that employs elastic buffering for recovering frequency and an end-to-end IEEE 1588 Precision Time Protocol solution for time and frequency alignment. Results suggest that the scheme with PTP solely at the endpoints can comply with time and frequency alignment requirements of current mobile standards if packet delay variation is treated with sound algorithms.Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-27T14:15:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_FPGAImplementationEvaluationSynchronization.pdf: 2830093 bytes, checksum: e1b387f09fb4dc8dfe1b7ef75888a84e (MD5)Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-28T13:02:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_FPGAImplementationEvaluationSynchronization.pdf: 2830093 bytes, checksum: e1b387f09fb4dc8dfe1b7ef75888a84e (MD5)Made available in DSpace on 2017-03-28T13:02:13Z (GMT). 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