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通信ネットワーク向けFPGAプロトタイピング

ノーカットのHDムービーを瞬時にモバイル機器にダウンロードしたり、遠く離れた人とあたかも向かい合っているかのようにビ デオチャットをしたり、自律走行車のセンサーで急なアクシデントを検出、回避できるとしたら。設計の複雑さを乗り越えられた ら、これらのことは近い将来実現可能になります。より高速かつ大容量を必要とするこの種のサービスの普及と優れたユー ザ・エクスペリエンスへの要求は、5G通信ネットワークへの移行を後押ししています。

大量帯域幅に対する機能以上に、この5Gネットワークには接続性、エ ネルギー効率、インテリジェント・クラウド構造、レイテンシの大幅な削 減といった膨大な調整が求められます。このような基本的な要素によ り、5Gのゲートサイズは4Gと比較して50倍から100倍になると予測さ れています。さらに、新しいWIFI規格がデザインをさらに複雑化する 新たな要求を生み出しています。

IoTの爆発的な増加に伴い、次世代ネットワークはデータ速度の大幅 な向上、超低レイテンシ、数十億のデバイスとのシームレスな接続能 力を実現しなければなりません。4Gネットワークと5Gネットワーク間 の複雑さのギャップ、および今日のプロセッサの複雑さのギャップは、 競争力を維持する上でプロセッサ・ベンダが迅速に乗り越えなければ ならない障壁です。これらのデバイスに携わるエンジニアは、この複 雑さのギャップを埋めるために、効率的かつ効果的な設計、検証ソ リューションやメソドロジを必要としています。


ネットワークの複雑さや容量に対応するには、高速かつ拡張可能なモバイル・ソリューションが必要

エミュレーションは容量要件に確実に対応することができますが、設計者は並行してテストを行うために通常複数の反復作 業が必要となり、このことがエミュレーション・コストを非常に高くしています。さらにエミュレーション・システムは扱いにくい ため、フィールド・テストには実用的ではなく、通信システムを開発する際にはしばしば追加作業が必要になります。FPGA プロトタイピングは、十分な速度で相当量の必要なリグレッションテストを非常に対コスト効果が高い方法で実行できる唯一 のテクノロジとして、このコスト/効率性問題に正面から取り組んでいます。XilinxのVirtex UltraScaleやAlteraの近々発表 されるStratix 10のような最新のFPGAは、ネットワーク・デザインにつきものの大容量に簡単に対応できます。さらに、パー ティショニングやマルチFPGAデバッグ分野におけるプロトタイピング・テクノロジの進歩により、FPGAプロトタイピングは最 大15億ゲートのデザインにも対応できるよう拡張可能です。

S2CのProdigy FPGA Prototyping Logic Moduleは、最良の結果を実現する拡張可能なアーキテクチャをご提供します。 最大32個のFPGAをサポートするエンタープライズ・クラスのシステム、Prodigy Cloud Cube™と組み合わせ、設計者は潜 在的な能力を十分に引き出すことができます。最先端FPGAテクノロジを備えたProdigy Logic Moduleを使用することによ り、高速I/Oと1.2G LVDS および12.5Gそれぞれで必要なインサーキット・テストを実行可能です。さらにS2Cはインサー キット・テストを実行するための広範なドーターカードをご提供すると同時に、デザインサービス・チームは通信ネットワーク の差別化を行うカスタム・ドーターカード開発に関する知識と経験を備えています。さらにS2Cのプロトタイピング・システム は、市場で最も小型なシステムでフィールド・テストには理想的です。


最少のリスクで通信機能を実証する

通信分野における厳しい競争による市場投入時間に対するプレッシャーから、多くの開発者がFPGAプロトタイピングを採用す るようになっています。プロトタイピングは、従来のASICの設計、検証よりもはるかにリスクが少なく、早期に最終的な製品を実 証する手段を提供します。FPGAのキャパシティがかなり増加しているため、今日のFPGAプロトタイピング・プラットフォームは 非常に大規模かつ複雑なデザインを高い性能と精度で扱うことが可能です。「模造」したものを提供するだけのシミュレーション とは異なり、プロトタイピングはアルゴリズムのアイデアをリアルタイムのシナリオに変換することにより、実モデルを提供しま す。

FPGAモデルと通信規格準拠の開発ツールとの接続機能は極めて重要です。トランザクション・レベルのインターフェイスが、ビ ヘイビア・モデルと実際のハードウェア間の抽象度を橋渡しするという重要な役割を果たしています。これらのトランザクタは、ホ スト上で動作するソフトウェアと、通常メモリ、プロセッサ、高速インターフェイスを備えたFPGAベース・プロトタイピング・プラット フォーム間の通信に使用されます。

S2C独自の特許出願中であるProdigy ProtoBridge™ Systemは、まさにこの種の高速通信を可能にするソ リューションです。ProtoBridgeは、ソフトウェア・プログラ ムとAXI準拠ハードウェア間のトランザクタ・インターフェ イスを提供します。このProtoBridgeには、ホストコン ピューターに接続するAXI-PCIe間のブリッジと、このブ リッジを介してデザインと通信するC-APIという 2つの重 要な部分があります。ソフトウェア-AXI間トランザクタは、 ARMベースのシステムを構築する設計者に対してより優 れた柔軟性を提供します。また、最大1000メガバイト/秒 の転送速度をサポートするPCIeインターフェイスと組み 合わせることで、データ集約型アプリケーションにとって 理想的な開発プラットフォームを提供します。

このようなシステムにより、設計者は、アルゴリズムの検証、IP設計、シミュレーションの高速化、およびコーナーケース・テストと いったデザイン・プロジェクトにおいて、はるかに早期にFPGAベース・プロトタイプの利点を最大限利用することができます。トラ ンザクタ・インターフェイスと組み合わせたプロトタイプは、デザインフローを通じて様々な興味深いアプリケーションを実現します。


通信要件に対応可能なFPGAプロトタイピング・プラットフォーム

S2Cの包括的なProdigy Complete Prototyping Platformは、デザインのあらゆる側面に対応したソリューションを提供し、元の ASICデザインフローにシームレスに組み込むことが可能です。S2Cは、お客様のデザイン・サイズに適した多岐にわたる包括的 なプロトタイピング・モジュールはもちろん、大規模なテスト済プロトタイピングIPライブラリと、プロトタイピング・プロセスを高速化、 簡易化するリファレンス・デザインフローを提供しています。パラレルかつリモートでソフトウェア開発を管理するNeuroソフトウェア と組み合わせることで、S2CのCloud Cubeシステムは、車載アプリケーション向けのレグレッション・システムとして使用可能で す。特許出願中であるProdigy ProtoBridge Systemは、トランザクタを使用してホストコンピューター上で駆動するソフトウェアと FPGAベース・プロトタイピング・プラットフォーム間の高速通信を実現します。Prodigy Player Pro Softwareは、プロトタイプの設 定に使用し、リモートでシステムのモニタリングや制御を行います。Player Proに搭載された編集機能は高度なパーティショニン グが可能で、まもなくリリースされるProdigy Multi-Debug Systemは、煩わしくエラーの発生しやすい手作業による各FPGAのデ バッグを軽減します。S2CのProdigy FPGAベース・プロトタイピング・ソリューションは、優れた次世代デザインを実現する、市場 でもっとも包括的なソリューションです。