5G最突出的優(yōu)點(diǎn)在于低時(shí)延和高速通信,它會(huì)給嵌入式產(chǎn)業(yè)帶來(lái)哪些機(jī)會(huì)呢?在各領(lǐng)域5G升級(jí)構(gòu)建過(guò)程中,基礎(chǔ)硬件設(shè)備作為硬件層建設(shè)的中流砥柱, 硬件廠商又需要做哪些方面的準(zhǔn)備和改變呢?本文將為您詳細(xì)解讀。

認(rèn)識(shí)5G

背景介紹

第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5th generation wireless systems)簡(jiǎn)稱(chēng)5G或5G技術(shù))是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。回顧移動(dòng)通信發(fā)展史,從1G 到4G 是通信技術(shù)的量變階段,從4G到5G 是從數(shù)字通信技術(shù)到智能信息技術(shù)的變革階段。5G網(wǎng)絡(luò)不再局限于提供人與人之間的通信,還將人與人之間的通信擴(kuò)展到萬(wàn)物智能連接,打造全連接的數(shù)字化和智能化的社會(huì)。

主要特點(diǎn):

超高的傳輸速率,5G網(wǎng)絡(luò)的下載速度高達(dá)10 Gbit/s,比4G速度快100倍;

超低的時(shí)延,5G時(shí)代要達(dá)到毫秒級(jí)的端到端時(shí)延。這將促進(jìn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療等對(duì)于安全性、可靠性、時(shí)延要求較高的特殊行業(yè)的發(fā)展;

超大的容量,5G的超高容量不僅讓我們告別網(wǎng)絡(luò)擁塞,還將開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代,涉及的領(lǐng)域包括物流、交通、安防、能源、醫(yī)療、建筑、制造、家居、零售和農(nóng)業(yè)。

應(yīng)用場(chǎng)景:

5G的特點(diǎn)決定了其應(yīng)用,應(yīng)用趨勢(shì)將主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面,萬(wàn)物互聯(lián)IoT、生活云端化及智能交互AI。5G為萬(wàn)物互聯(lián)設(shè)計(jì)能讓各類(lèi)智能硬件始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài),物聯(lián)網(wǎng)近幾年將是5G發(fā)展的主要?jiǎng)恿?物聯(lián)網(wǎng)擁有傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、射頻識(shí)別,但物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的控制操作、數(shù)據(jù)處理操作的基石就是嵌入式系統(tǒng)。人工智能的終極目的是實(shí)現(xiàn)人類(lèi)智力的替代,而它的智力也體現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)。

國(guó)際無(wú)線電通信部門(mén)(ITU-R)為5G定義的三大主要應(yīng)用場(chǎng)景:

eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)。具體來(lái)說(shuō),eMBB主要是速率的提升,未來(lái)5G標(biāo)準(zhǔn)要求單個(gè)5G基站至少能夠支持20Gbps的下行速率以及10Gbps的上行速率,主要應(yīng)對(duì)4K/8K超高清視頻、VR/AR等大流量應(yīng)用;

URLLC(低時(shí)延高可靠)。URLLC要求5G的時(shí)延必須低于1ms,才能應(yīng)對(duì)無(wú)人駕駛、智能工廠等低時(shí)延應(yīng)用;

mMTC(海量大連接)。mMTC場(chǎng)景是海量大連接,對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)等連接量較大的應(yīng)用。目前火熱發(fā)展的NB-IoT、LTE-M即屬于這種場(chǎng)景的前奏技術(shù)。

5G與嵌入式的“邂逅”

從前文的介紹可知,5G具備高速率、低時(shí)延、大容量三大特性,這與邊緣計(jì)算所具備的敏捷連接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等特性非常吻合。5G也正在對(duì)邊緣分析和移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)提出新的需求,推動(dòng)著計(jì)算模式正在從以前的將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心化計(jì)算資源去處理,轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒂?jì)算資源轉(zhuǎn)移到位于數(shù)據(jù)產(chǎn)生點(diǎn)的新方式。這種轉(zhuǎn)變的原因包括:新興應(yīng)用嚴(yán)格的延遲要求、越來(lái)越龐大的數(shù)據(jù)量,以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的愿望等。

這對(duì)基于邊緣計(jì)算的嵌入式系統(tǒng)提出了更高的要求,同時(shí)也帶來(lái)了巨大的發(fā)展機(jī)遇。嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件,一般可分為嵌入式微處理器MPU、嵌入式微控制器MCU、嵌入式DSP處理器和嵌入式片上系統(tǒng)SoC。根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),5G設(shè)備將面對(duì)更復(fù)雜的物理協(xié)議、算法,對(duì)邏輯控制、接口速率要求提高,必將激發(fā)SoC架構(gòu)支持的系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展,該架構(gòu)包括一個(gè)高性能CPU子系統(tǒng)和一些硬件處理單元?？偠灾?在5G高速發(fā)展的背景下,嵌入式技術(shù)也會(huì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。

1、 5G,萬(wàn)物互聯(lián)下的嵌入式機(jī)會(huì)

5G高速度、低延遲的特點(diǎn)對(duì)于感知層硬件設(shè)備的向外傳輸簡(jiǎn)直如虎添翼。通俗說(shuō)來(lái),在工業(yè)生產(chǎn)中,可以將生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)信息實(shí)時(shí)傳輸至服務(wù)器,把工業(yè)自動(dòng)化控制、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境特定指標(biāo)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控端。在日常生活中,智能穿戴產(chǎn)品、智能家居、智能醫(yī)療、智能家庭安防領(lǐng)域 ,每個(gè)終端都能夠自由連通,那么它們的工作狀態(tài)將更加靈活,數(shù)據(jù)也可以實(shí)時(shí)共享,對(duì)我們生活更加意義非凡。由于無(wú)論設(shè)備大小、功能強(qiáng)弱,都需要帶聯(lián)網(wǎng)功能,現(xiàn)在使用的產(chǎn)品可能需要大批量更新?lián)Q代。這將是一次嵌入式產(chǎn)品的需求盛會(huì)。

2、5G,人工智能下的嵌入式機(jī)會(huì)

隨著科技的進(jìn)步,某些單一重復(fù)的工作將逐漸被人工智能取而代之,比如售票員。現(xiàn)在來(lái)看各大芯片廠商開(kāi)始向人工智能、邊緣計(jì)算發(fā)力,5G這個(gè)能讓數(shù)據(jù)飛起來(lái)的快車(chē)道,能夠有效促進(jìn)端點(diǎn)信息采集設(shè)備的研發(fā)。可以預(yù)見(jiàn)的是,5G 時(shí)代,嵌入式AI類(lèi)產(chǎn)品也會(huì)得到長(zhǎng)足發(fā)展,最終實(shí)現(xiàn)5G+AI+嵌入式的系統(tǒng)化整合。

M1808,讓5G和邊緣計(jì)算賦能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

關(guān)于5G 的熱議,雖然目前更多的是聚焦于智能手機(jī),但事實(shí)上,在5G的大應(yīng)用時(shí)代,智能手機(jī)只是其中很小的一部分,更多的應(yīng)用會(huì)聚焦于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)等,并悄無(wú)聲息地滲透到人們的生活當(dāng)中。

在各個(gè)領(lǐng)域5G升級(jí)的構(gòu)建過(guò)程中,基礎(chǔ)硬件設(shè)備作為硬件層建設(shè)的中流砥柱,5G在網(wǎng)絡(luò)層面實(shí)現(xiàn)的升級(jí),無(wú)疑將對(duì)其的性能產(chǎn)生更多需求。對(duì)于其中的嵌入式硬件商而言,在5G時(shí)代,也需面對(duì)市場(chǎng),實(shí)現(xiàn)功能上的突破。在硬件層面需要打造具有外部環(huán)境兼容性的產(chǎn)品方案,提高對(duì)于外部環(huán)境的硬件打造能力,在網(wǎng)絡(luò)接口等方面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層面的升級(jí)。作為嵌入式領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,ZLG致遠(yuǎn)電子憑借二十余年在嵌入式領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累,也不斷在進(jìn)行新的嘗試,實(shí)現(xiàn)新突破。

在2020年初,ZLG首款人工智能AI核心板M1808正式發(fā)布。該款核心板采用高端雙核架構(gòu),集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NPU,內(nèi)置專(zhuān)業(yè)AI算法,為用戶提供“硬件+軟件+算法”系統(tǒng)化解決方案。M1808還有豐富的外設(shè)接口,便于應(yīng)用擴(kuò)展。視頻支持MIPI/CIF/BT1120輸入,支持MIPI/RGB顯示輸出;具有PWM/I2C/SPI/UART等一系列傳感器輸入輸出接口;具有USB3．0/USB2．0/PCIE等高速設(shè)備接口,因此ZLG M1808 AI核心板同時(shí)支持有方的N510M 5G模塊驅(qū)動(dòng)。

M1808AI核心板搭配5G上網(wǎng)模塊Neoway N510M,產(chǎn)品具有出色的射頻性能,支持 5G、4G、3G,頻段覆蓋廣,支持SA與NSA組網(wǎng)方式,支持Sub-6GHz,覆蓋全面。集成各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并提供行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口,最大限度滿足eMBB場(chǎng)景下的超高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用,是電力物聯(lián)網(wǎng)、安防監(jiān)控、智慧能源、工業(yè)控制、智慧交通等領(lǐng)域的最佳選擇。

5G模塊測(cè)試效果

下面我們一起來(lái)看看M1808AI核心板搭配5G上網(wǎng)模塊Neoway N510M有何表現(xiàn)吧。5G模塊的評(píng)估測(cè)試基于M1808平臺(tái),把5G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)M1808千兆網(wǎng)卡轉(zhuǎn)發(fā)給其它設(shè)備,相當(dāng)于一臺(tái)“5G千兆路由器”,具備有線網(wǎng)卡的設(shè)備可通過(guò)M1808訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)。

1、開(kāi)發(fā)環(huán)境

開(kāi)發(fā)主機(jī)環(huán)境:Ubuntu16．04(64位)、Ubuntu18．04(64位)和m1808-sdk(交叉工具鏈);

硬件清單:M1808-EV-Board(搭配任意支持的核心板)、有方5G模塊N510M及評(píng)估板;

軟件資源:內(nèi)核源碼包m1808-linux-kernel-4．4．194．zip(需要申請(qǐng)得到)。

2、硬件連接

把5G模塊N510M安裝在Neoway_N510M_EVK評(píng)估板。通過(guò)TYPE．C線纜連接Neoway_N510M_EVK評(píng)估板的USB3．1接口和M1808-EV-Board的USB HOST接口(需短接OTG跳線);

連接M1808-EV-Board和PC機(jī)的網(wǎng)卡;

接通Neoway_N510M_EVK評(píng)估板的電源,長(zhǎng)按PWR ON/OFF鍵即可開(kāi)機(jī),開(kāi)機(jī)后M1808主機(jī)端就可以識(shí)別到N510M。

3、其他準(zhǔn)備工作

USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng);

添加RNDIS驅(qū)動(dòng);

添加IPtables驅(qū)動(dòng);

編譯內(nèi)核;

修改文件系統(tǒng);

更新M1808固件。

在所有的準(zhǔn)備工作完成以后,就可以對(duì)M1808搭載5G模塊的網(wǎng)速進(jìn)行測(cè)試了。用網(wǎng)線連接電腦和M1808-EV-Board的千兆網(wǎng)口,斷開(kāi)電腦已連接的其它網(wǎng)絡(luò)(比如WiFi),把有線本地連接配置成自動(dòng)獲取地址模式,電腦就能上網(wǎng)了。電腦打開(kāi)瀏覽器并訪問(wèn)測(cè)速網(wǎng),點(diǎn)擊“測(cè)速”按鈕進(jìn)行測(cè)試,下圖分別是聯(lián)通和電信4G網(wǎng)絡(luò)條件下的測(cè)試結(jié)果。

聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果

電信網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果

隨著5G技術(shù)的不斷落地,其將不再是一個(gè)名詞,而會(huì)更加真實(shí)的深入我們的生活,對(duì)于未來(lái)的生活場(chǎng)景,激發(fā)出無(wú)限的新遐想。5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)工業(yè)領(lǐng)域變革,也對(duì)工業(yè)發(fā)展有了新的要求,在嵌入式硬件模塊,ZLG致遠(yuǎn)電子將鼎力相持,加速5G在工業(yè)領(lǐng)域的布局。