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作者：陳嬌、陳皓、劉朝暉 北京華興萬(wàn)邦管理咨詢(xún)有限公司 今天5月30日周一，中國移動(dòng)在經(jīng)過(guò)數月的招標測試之后，首批三萬(wàn)臺5G小基站的招標結果將揭曉。無(wú)論最終花落誰(shuí)家，業(yè)界對5G小基站帶來(lái)的新生態(tài)和技術(shù)創(chuàng )新都充滿(mǎn)了期待，這也將意味著(zhù)5G網(wǎng)絡(luò )建設和產(chǎn)業(yè)發(fā)展都將到達一個(gè)新起點(diǎn)。 回首過(guò)往，移動(dòng)通信發(fā)展史上的每一次躍遷都為我們的現實(shí)生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。3G打開(kāi)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，4G開(kāi)啟消費互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，現在5G正在賦能萬(wàn)物智能互聯(lián)時(shí)代。5G作為備受矚目的新一代移動(dòng)通信技術(shù)，相比前幾代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )，具有更高速率、更大帶寬、更低延遲，其發(fā)展勢必是與新的經(jīng)濟結構轉型和商業(yè)模式變遷相輔相成，同時(shí)半導體行業(yè)等基礎產(chǎn)業(yè)的變化也會(huì )支持這些變革。 5G是可以滿(mǎn)足萬(wàn)物互聯(lián)和泛在智能的通信技術(shù)的發(fā)展目標，能夠打造以場(chǎng)景和用戶(hù)特定信息需求為中心的服務(wù)導向型生態(tài)系統，讓通信技術(shù)與未來(lái)的生活和工作深度融合并產(chǎn)生無(wú)限可能。這就意味著(zhù)移動(dòng)通信行業(yè)要在傳統的“廣覆蓋+補盲”模式基礎上，再加上“補熱”及以后基礎通信服務(wù)能力可選或者定制。 5G網(wǎng)絡(luò )的建設離不開(kāi)廣泛覆蓋和5G宏基站的部署。根據國新辦新聞發(fā)布會(huì )上工業(yè)和信息化部相關(guān)負責人公布的數據，今年一季度我國5G基站新增13.4萬(wàn)個(gè)，累計建成開(kāi)通155.9萬(wàn)個(gè)，5G網(wǎng)絡(luò )已覆蓋全國所有地級市和縣城城區。隨著(zhù)上百萬(wàn)5G宏基站的落地，基本解決了室外的連續覆蓋和室內淺層覆蓋，現在運營(yíng)商正將更多的精力轉移到細分場(chǎng)景的覆蓋和需求滿(mǎn)足上。 從覆蓋到滿(mǎn)足場(chǎng)景需求——備受關(guān)注的5G小基站招標 作為5G基站中的另一種類(lèi)型，5G小基站（包括微基站、皮基站、飛基站）可以對宏基站形成有效補充，一方面增強室內覆蓋深度，另一方面還能深入垂直行業(yè)的應用場(chǎng)景滿(mǎn)足其需求。此外，小基站不僅在功耗和成本上具有極大的優(yōu)勢，而且運營(yíng)商可以根據客戶(hù)的需求進(jìn)行靈活部署，以及提供可選的信息服務(wù)模式，可充分發(fā)揮對社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的促進(jìn)作用。 幾年前，3GPP這個(gè)全球性行業(yè)和標準組織為推進(jìn)5G創(chuàng )新和應用落地，定義了5G的三大應用場(chǎng)景，即用于超高清視頻和沉浸式元宇宙等高速度大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的eMBB，用于大規模機器互聯(lián)等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的mMTC，以及支持諸如無(wú)人駕駛和工業(yè)自動(dòng)化等低延遲業(yè)務(wù)的URLLC。但是在5G已經(jīng)發(fā)牌三年后的今天，越來(lái)越多的行業(yè)人士發(fā)現要基于場(chǎng)景去高效滿(mǎn)足用戶(hù)需求，運營(yíng)商可能需要用到5G小基站這種新式武器。 正是因為如此，從今年年初開(kāi)始的中國電信和中國移動(dòng)5G小基站招標測試才引起了行業(yè)內外的廣泛關(guān)注。鑒于5G小基站的多方面優(yōu)勢和巨大的市場(chǎng)規模，國內外諸多廠(chǎng)商都在積極參與小基站相關(guān)產(chǎn)品的設計開(kāi)發(fā)工作，助力5G小基站加快發(fā)展。 所以，北京華興萬(wàn)邦管理咨詢(xún)有限公司認為5G小基站并不是5G宏基站的縮減版，5G小基站本身也需要實(shí)現架構性的底層創(chuàng )新，才能避免傳統宏基站的高成本、高功耗架構。將宏基站中大量使用的高性能CPU和大型FPGA替換為高性能的SoC，才能實(shí)現5G小基站的性能、價(jià)格和能效目標。我們以比科奇推出全球第一顆高性能的5G小基站基帶芯片為例來(lái)進(jìn)行分析。 
比科奇（Picocom）推出的用于5G小基站的PC802基帶芯片 比科奇（Picocom）作為一家5G小基站系統級基帶芯片和運營(yíng)商級軟件提供商，一直致力于以技術(shù)創(chuàng )新驅動(dòng)5G發(fā)展。2021年底，比科奇推出了其采用先進(jìn)工藝的、一次流片成功的5G小基站基帶芯片PC802，今年又發(fā)布了其配套的物理層軟件，PC802芯片無(wú)縫支持集中式小基站和分布式小基站，同時(shí)支持4G、5G雙模工作，還支持3GPP R15和R16，并為后續演進(jìn)預留了空間。 為什么是PC802? 比科奇將市場(chǎng)需求與技術(shù)創(chuàng )新相結合，重磅推出的PC802基帶芯片可實(shí)現以往需要多塊FPGA+CPU芯片才能完成的強大的物理層功能，極大降低了5G小基站的復雜度、成本和功耗�；赑C802的解決方案可支持電信運營(yíng)商、設備制造商、終端制造商、增值服務(wù)提供商以及產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴去開(kāi)發(fā)更高性?xún)r(jià)比和高能效的5G小基站產(chǎn)品，從而賦能智慧生活、智能制造、智慧交通、數字購物、遠程醫療等諸多領(lǐng)域，使人們的工作和生活更加便捷和美好。 得益于自身產(chǎn)品的諸多優(yōu)勢，PC802芯片一經(jīng)推出就迅速得到國內外數十家小基站開(kāi)發(fā)企業(yè)的青睞，為5G小基站加快開(kāi)發(fā)提供了有效助力。在推出PC802基帶芯片和軟件后，比科奇繼續加快創(chuàng )新落地應用的腳步。近日，比科奇又與Radisys共同推出了基于PC802芯片和Radisys Connect RAN 5G軟件的5G小基站聯(lián)合解決方案。 該解決方案是在O-RAN split 7.2架構基礎上實(shí)現的，其使用在英特爾x86 COTS服務(wù)器上運行的Radisys RAN協(xié)議棧軟件提供層二和層三（L2和L3）處理，而安裝在內插式加速板卡上的比科奇PC802芯片則運行層一（L1）和開(kāi)放式前傳（OFH）的處理任務(wù)。L2和L1之間的接口符合標準的小基站論壇（SCF）的FAPI協(xié)議。
為什么是PC802這個(gè)問(wèn)題現在已經(jīng)得到了答案。在全球小基站聯(lián)盟（SCF）最新公布的2022年度SCF小基站產(chǎn)業(yè)促進(jìn)獎項中，比科奇的PC802芯片榮獲“小基站網(wǎng)絡(luò )芯片及組件杰出創(chuàng )新金獎”，這充分表明了業(yè)界對比科奇和PC802芯片的肯定。 如何給SoC和ASIC加上永不過(guò)時(shí)的靈活性？甚至更多 在移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程中，FPGA技術(shù)一直得到廣泛應用。在3G和4G設計中，系統的許多重要部分都采用了基于獨立FPGA芯片設計。這一方面是因為FPGA作為一種可編程硬件具有很高的并行計算能力，另一方面則是因為標準和協(xié)議不斷的演進(jìn)，需要采用FPGA的可編程性來(lái)應對新的變化和需求。 在移動(dòng)通信技術(shù)向5G甚至更遠不斷演進(jìn)的同時(shí)，FPGA技術(shù)也在不斷的演進(jìn)。一方面獨立FPGA芯片出現了像Achronix Speedster7t這種在同一顆芯片里集成了可在全域運送大量數據的二維片上網(wǎng)絡(luò )（2D NoC）和加速數據處理的機器學(xué)習處理器（MLP）；另一方面可以被集成到SoC或者ASIC的高性能嵌入式FPGA（eFPGA）也開(kāi)始大行其道，為數據中心和通信行業(yè)帶來(lái)了新一檔靈活性。 當前，在5G設計的各個(gè)領(lǐng)域， FPGA和eFPGA技術(shù)仍然大有用武之地。也就是說(shuō)即使諸如比科奇的PC802這樣的基帶SoC可以為新一代5G小基站大幅度降低成本和功耗，但是在5G宏基站或者無(wú)線(xiàn)基礎設施其他的層面上還在使用FPGA，而更新的模式是可以在各種SoC或ASIC中集成eFPGA而保持了應對標準和功能演進(jìn)的靈活性。 我們以Achronix半導體公司為例，該公司作為全球唯一一家提供高端FPGA芯片和eFPGA半導體知識產(chǎn)權（IP）解決方案的獨立供應商，一直努力和多家合作伙伴開(kāi)發(fā)各種通信和計算基礎設施解決方案，包括開(kāi)發(fā)基于FPGA和eFPGA的5G解決方案。例如，Achronix正和Napatech、Accolade等公司合作開(kāi)發(fā)用于智能網(wǎng)卡（SmartNIC）的IP，這些智能網(wǎng)卡可滿(mǎn)足多種不同的5G需求。
Achronix為客戶(hù)的高性能SoC或ASIC提供的eFPGA單元 與獨立FPGA相比，在SoC中集成eFPGA功能為5G設計提供了一種更靈活、可擴展、成本更低的理想解決方案。Achronix的Speedcore™ eFPGA IP架構包含了許多架構性增強功能，可顯著(zhù)提高性能、降低功耗并縮小芯片面積，從而最大限度地提高5G RAN設計性能，同時(shí)仍能滿(mǎn)足這些新設計嚴格的功耗目標。 在未來(lái)，Achronix這種獨有的開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售獨立FPGA芯片和eFPGA IP商業(yè)模式還將為5G等ICT基礎設施行業(yè)帶來(lái)巨大的價(jià)值，華興萬(wàn)邦認為這是一種可以利用的新的硬件創(chuàng )新模式。 由于這些產(chǎn)品都采用了同一個(gè)開(kāi)發(fā)工具，用戶(hù)可以利用Achronix帶有2D NoC和MLP的Speedster7t獨立FPGA芯片開(kāi)發(fā)應用，并在應用的規模增加后利用Speedcore eFPGA IP來(lái)開(kāi)發(fā)自己的SoC或者ASIC，其早期基于Speedster7t的開(kāi)發(fā)成果可以便捷地移植到新的SoC或者ASIC上，以進(jìn)一步降低成本和功耗，這種模式也可以用來(lái)滿(mǎn)足5G-A和6G的需求，在標準演進(jìn)和功能調整的同時(shí)去實(shí)現一些更前沿的新興功能。 總結與展望 我們數字化、智能化的未來(lái)生活將基于云計算、大數據和人工智能來(lái)實(shí)現，而為應用場(chǎng)景提供良好的5G網(wǎng)絡(luò )覆蓋是支撐這一切的基礎，因此5G基站建設異常重要。從目前運營(yíng)商招標測試的進(jìn)展來(lái)看，在繼續保持5G宏基站部署的同時(shí)，在今后幾年內我們有望迎來(lái)5G小基站部署的高峰，5G技術(shù)創(chuàng )新定將不斷涌現，為我們開(kāi)啟美好的智慧生活提供強大助力。 |
