5G与人工智能、大数据等技术的融合发展,推动着各行各业的深刻变革,在多重业态模式的爆炸性增长下,5G的颠覆效应已经显现。这不仅体现在对传统网络架构、产品类型的改变上,也体现在现有商业模式、竞争格局的重新洗牌中。


商业模式愈加复杂,灵活性是关键

 

近日,赛灵思(Xilinx)通信业务主管总监Gilles Garcia在接受与非网等媒体采访时表示, 5G与4G市场最大的不同在于:4G 市场只包含一种用例就是移动数据,运营商与传统硬件 OEM 厂商构建网络、运营商向消费者销售数据,合作模式比较单一。但是5G时代,多种多样的用例涌现,造成了运营商和OEM厂商、OEM厂商和运营商合作的方式将被彻底改变。

 

变化主要体现在以下三方面:第一,独立的或新的联盟出现,如O-RAN 和 TIP 正在打破现有的商业模式,催生出规模更小、更多样化的供应商;第二,新的运营商、MVNO、有线电视和卫星电视正在获取频谱,成为移动运营商,比如日本的乐天,中国也出现了很多新的广播网络,都在获得频谱,传统运营商受到一定的挑战;第三,私有网络将充分发挥 5G 优势,获得5G的业务和能力,为企业客户打造独特的解决方案,而这在4G时代是不存在的。

 

“5G时代商业模式要复杂很多,无线运营商会有很多OEM厂商,无线电的提供商,还有内容供应商,私有网络和颠覆性的供应商共同开发新的市场”, Gilles Garcia表示,“新的需求从这些变化中酝酿出来,对上游供应商来说,既要满足传统OEM,又要满足新的供应商需求,方案必须具有强大的可扩展能力,才能尽快满足基础网络大规模建设的需求,这也是未来5G大规模发展的前提。

 

根据赛灵思估算及Mobile Experts数据(上图),5G发展速度远远快于4G同期,2021年,5G基站部署量将突破百万,FR1 (sub-7.125GHz )5G 大规模 MIMO 系统将成为全球 5G 的主要部署形态,这也将成为今后几年5G演进的重要驱动力。

 

5G部署初期的主要关注点在网络覆盖方面(主要是大规模MIMO),预计未来几年,小蜂窝、宏蜂窝以及毫米波的部署会更加普及,5G部署也将走向成熟。Gilles Garcia强调,下一阶段会更重视用户体验、以及针对最终用户的功能提升。此外,私有网络会是一个非常大的机遇,不仅对于赛灵思,对于所有的5G的供应商都是如此。


多样和碎片化需求下的FPGA创新

 

向5G时代过渡,是赛灵思投入大量资源并具有独特优势的一个领域。在5G发展初期,技术不成熟、基站总体数量并不多,FPGA现场可编程的特性带来了很大的灵活性。而随着5G基站数量进入爆发阶段,ASIC方案有望体现出规模经济效应。但与此同时,ASIC随着工艺节点的不断升级,芯片的相对设计成本也在不断攀升;并且5G标准仍在演进中,还有多样性的市场需求,在某些碎片又量小的应用面前,ASIC仍有不足之处。

 

在这种情况下,赛灵思创造性地推出了Zynq RFSoC DFE,可以说是结合了FPGA和ASIC的优势,将硬化的数字前端(DFE)模块与灵活应变的可编程逻辑相结合,这也是Xilinx史上首次推出这样一款硬化专用IP多于自适应逻辑的无线电平台。

 

该器件主要包括处理器子系统(四核Arm Cortex-A53、双核Arm Cortex-R5F)、少量的可编程逻辑单元、RF和数字前端子系统。在RF和数字前端子系统硬化的ASIC IP中,包括了一个完整的DFE模块链,

 

Gilles Garcia表示,这一硬化的无线电子系统能够实现单芯片支持8T8R FDD/TDD,可以支持RF DAC/ADC,达到7.125GHz直接RF带宽;具有数字预失真(DPD)功能,支持400MHz的瞬时带宽;此外还具备DUC/DDC的多载波、多频段支持,以及信号处理IP,可以实现重采样和均衡器,同时支持八个载波多频段运行。
 

 
Zynq RFSoC DFE未来的迭代方向是什么?Gilles Garcia透露,基本上目前所有可以硬化的部分都已经完成了硬化,如果用户还需要更多灵活度的话,可以在可编程逻辑的输入、输出部分,根据定制需求增加相关模块。未来可能会主要关注三方面:一是加入更多的DAC/ADC,以支持更多的天线;二是加入更多的AI内核支持波束成型;三是功耗,尽管已经是前一代的产品的一半功耗了,但未来会持续致力于降低功耗。


降低5G建网难度和成本

 

5G的大带宽、高频段特性,按照传统建网方式,会造成单站设备成本高、站点建设规模大等运营商难以承受的现实。因此,引入新技术、新方案,降低5G接入网的建设难度和成本,O-RAN是“必选项”。

 

针对这一趋势,赛灵思面向 5G 网络中的O-RAN分布式单元(O-DU)和虚拟基带单元(vBBU)推出了T1电信加速器卡,作为一个二合一的产品,该产品既可以实现前传,也可以实现L1的卸载功能。

 

 

具体而言,T1卡凭借自身的卸载功能,将关键的通道编码功能从CPU卸载到T1卡,与加速前的服务器相比,编解码吞吐量分别提高45倍和23倍。与此同时,T1卡可实现更少的CPU核心占用,从而降低系统成本与总功耗。

 

对于O-RAN前传终端,该板卡能通过其50Gbps的光学端口以100MHz OBW处理5G NR 4TRX的多个扇区。前传带宽和L1带宽针对最佳可扩展性进行了匹配;如果需要更多信号塔,则可以向服务器插入更多板卡。 

 

“一些用户认为全软件的解决方案已经受到很多限制,例如时延上不能够满足要求等”, Gilles Garcia 提到,“深入到5G的细分市场非常重要,网络虚拟化和O-RAN的趋势为T1电信加速器卡带来了机遇,此外,面向5G市场,赛灵思最近的创新还包括:最新版本的削峰算法、利用AIE的强大计算能力以及Versal的异构架构优势,在Versal上实现5G NR low-phy以及DFE等全链路功能等,通过与生态系统合作伙伴的紧密合作,赛灵思的硬件、IP和软件将持续推动5G的创新与实现。”

 

满足传统OEM和新供应商需要扩展能力

 

面向5G市场,赛灵思致力于提供可扩展的产品组合,来满足传统OEM和新供应商的要求,比如O-RAN、CUDU、基带等,产品组合可覆盖大规模MIMO宏蜂窝,到支持SWA标准的小蜂窝。

 

至于如何同时满足传统OEM和新供应商的需求?Gilles Garcia表示,5G、3GPP、O-RAN等都需要定义接口来连接无线电和基带,传统的OEM供应商用的是老的接口,新进入者则要独立决定所用接口,赛灵思的可编程逻辑以及器件的灵活性,可以通过一个器件就可以满足不同接口的需求,从而支持不同的供应商。

 

他补充,方案充分的可扩展性除了能够带来灵活性,也能够保护供应商的即有投资。比如在一些产品方面,用户可以重复使用IP、设计以及无线电投入。