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

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.