Una piattaforma riconfigurabile per le comunicazioni

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Nelle attuali infrastrutture di telecomunicazioni integrate, convergono reti di diversa natura (Lan, Wan, Internet, wireless, ecc.) e informazioni di molteplici formati (dati, fonia, video, ecc.). L’esigenza primaria diventa allora quella di assicurare connessioni trasparenti, in grado di autoregolarsi in base a esigenze mutevoli, espandibili, affidabili e capaci di offrire ampiezza di banda on demand. Nello stesso tempo, è evidente la migrazione in atto verso le stazioni base wireless multistandard. In uno scenario così dinamico, il problema è che gli Oem non possono permettersi di sostituire i loro apparati ogni 12-18 mesi.

Per la progettazione delle stazioni base, si possono utilizzare tecnologie Asic/Assp, che offrono elevate prestazioni ma sono poco flessibili. Un’alternativa è costituita dalle piattaforme ‘system on a chip’, di minori prestazioni ma più flessibili. Infine, vi sono le soluzioni basate su Fpga, microprocessori o Dsp, certamente più flessibili ma di minori prestazioni.
Chameleon Systems propone oggi una nuova strada: quella di soluzioni basate su Dsp ad alte prestazioni/alta flessibilità denominati Rcp (Reconfigurable communication processor). Si tratta di architetture orientate in particolar modo a stazioni base wireless a elevato flusso di dati, radio definite da software e altre applicazioni di telecomunicazioni e comunicazioni dati embedded. In sostanza, la soluzione Rcp Chameleon permette ai fornitori di apparati dati e di telecomunicazioni di creare processori di segnali di comunicazione customizzati, per aumentare prestazioni e numero di canali, adatti ai nuovi requisiti del mercato e alle nuove normative. Inoltre, essi permettono di ridurre il time to market, diminuire i costi di sviluppo e ridurre il rischio.

Il prodotto più recente è l’Rcp CS2112, per il quale è attualmente disponibile anche un ambiente di sviluppo completo. “Il valore di una tecnologia come la Rcp deriva dalla capacità di progettare e implementare algoritmi custom basati su architetture processore custom”, afferma Chuck Fox, presidente e Ceo di Chameleon. “Un processore veramente riconfigurabile deve permettere al progettista di creare un’architettura basata sul mix ottimale di elementi di elaborazione paralleli e in pipeline, blocchi di memoria e porte di I/O per il suo algoritmo. La nostra azienda offre una flessibilità completa e dinamica per lo sviluppo di architetture e di algoritmi”.

Una sintesi di vantaggi

Il CS2112 si presenta come una piattaforma altamente parallela e programmabile di elaborazione del segnale ottimizzata per applicazioni a elevato contenuto di calcolo e di elaborazione dei protocolli. Esso unisce i vantaggi prestazionali di un Asic, il time to market di un Fpga e la flessibilità e facilità di programmazione di un Dsp. “Nel mercato attuale, flessibilità e programmabilità sono essenziali, mentre le richieste di prestazioni aumentano continuamente”, afferma Fox. “Il CS2112 offre prestazioni superiori a quelle di un Dsp. Benché tali prestazioni siano tipicamente raggiungibili con un Fpga, il nostro dispositivo ha benefici di costo e facilità d’uso che un Fpga non è in grado di assicurare. Questi vantaggi, uniti alla nostra eConfigurable Technology, che permette una configurabilità istantanea, rende il CS2112 una soluzione unica e potente”.

La tecnologia Rcp è una soluzione conveniente per le applicazioni di elaborazione del segnale in tutta l’infrastruttura delle comunicazioni. Ovunque vi siano esigenze di elevate prestazioni, algoritmi che cambiano e flessibilità di progettazione, il CS2112 mette a disposizione una soluzione competitiva, grazie al supporto di 50 canali di elaborazione cdma2000, 3000 Mmac (milioni di moltiplicazioni-accumuli al secondo) a 16 bit e 24.000 Mops a 16 bit.
La piattaforma configurabile di Chameleon Systems è abbastanza flessibile per l’aggiornamento sul campo e applicazioni multiprotocollo. Con la sua capacità di customizzazione remota, può altresì reagire al volo a fattori come le condizioni ambientali e a un elevato traffico fonia/dati.

Il CS2112 si basa su tre tecnologie fondamentali: un sistema processore embedded basato su Arc con bus RoadRunner a 128 bit che riduce notevolmente il costo per canale, un tessuto di elaborazione ricondigurabile a 32 bit Rpf e la tecnologia di riconfigurabilità istantanea eConfigurable Technology, che richiede solo pochi nanosecondi per riconfigurare l’intero fabric di elaborazione.

Un componente chiave del CS2112 è proprio un ‘tessuto’ (fabric) di silicio ad alte prestazioni, denominato Rpf (Reconfigurable processing fabric). L’Rpf, organizzato in quattro slice di tre tile ciascuna, è popolato con Dpu (Data path unit) utilizzate per implementare algoritmi di comunicazione wireless a elevato flusso di dati.
Ogni Dpu può essere riconfigurata individualmente in otto diversi modi a ogni ciclo di clock, in real time e senza richiedere la disattivazione del chip. Ogni istruzione crea un percorso dati, un flusso dati e un’architettura di memoria custom per la specifica operazione. In pratica, la tecnologia messa punto da Chameleon Systems equivale a un array di Dsp o elementi di elaborazione riconfigurabili in termini di istruzioni, interconnessioni e sequenza, creando veri e propri ‘chip on demand’.
Tra le possibili applicazioni vi sono infrastrutture wireless fisse e mobili, stazioni base wireless 2G e 3G, Sdr (Software defined radio), antenne intelligenti ed applicazioni di elaborazione del segnale ad alta velocità. “La tecnologia Rcp è utilizzabile in qualsiasi applicazione dove il requisito primario è un’elaborazione Dsp ad alta velocità di dati, come Bts, image processing, ecc.”, riferisce Fox.

Suite di tool

Il Chameleon Systems integrated development environment (C-Side) mette a disposizione una piattaforma di progettazione completa per la progettazione, la cattura, il debugging e la verifica di progetti Rcp. La suite di tool include un compilatore C ottimizzato per il processore embedded, un sintetizzatore Verilog ottimizzato per il fabric e un simulatore Rcp completo. Denominato ChipSim, esso permette di modellare l’intero Rcp. “La suite, che può essere eseguita su piattaforme Solaris e Windows, permette agli utenti di mappare i loro algoritmi nell’Rpf del CS2112”, afferma Fox. “C-Side permette anche la programmazione e il debugging del core processore Arc del chip”.
Offrendo un livello di granularità maggiore degli Fpga, il CS2112 assicura quindi una riconfigurabilità a livello microarchitetturale, permettendo all’utente di ricaricare algoritmi negli slice senza dovere lavorare a livello di bit. Nel mese di Dicembre è iniziata la produzione in volume del nuovo dispositivo. Fox conclude affermando che Chameleon ha in programma di costruire un’interfaccia verso i tool di progettazione ad alto livello (come Matlab, Spw e Ptolemy) tipicamente utilizzati dagli Oem nel settore delle comunicazioni. Fondata nel 1997 a San Jose (California), Chameleon Systems ha oggi uffici anche a Ottawa, Londra e Tokyo. In Italia è distribuita da Claitron.

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