本文概要

了解網絡基礎設施功能迅速增長的一種便捷方法是回顧一下過去四十年的發(fā)展歷程（如下圖所示）。蜂窩網絡技術的創(chuàng)新，加上新型的數(shù)據(jù)存儲和搜索技術，正在轉變行業(yè)的發(fā)展模式。創(chuàng)新的技術不僅為公司和個人提供了全新的應用場景，也使他們去認真思考如何利用那些原本不屬于其產品組合的技術。也許最能說明問題的變化的是新的商業(yè)模式導致了價值從基礎設施轉向了服務。

聯(lián)網設備正在從2G向5G演進，以支持移動應用的爆發(fā)，并為不斷增長的用戶群擴展連接。一個日趨成熟的行業(yè)需要一種具有競爭力的商業(yè)模式，而這種模式可以被詮釋為優(yōu)化帶寬管理。據(jù)估計，到2023年，聯(lián)網設備的數(shù)量將超過全球人口的三倍（如圖1所示）。

圖1：網絡基礎設施的演進

Voice calls： 語音通話

Analog： 模擬

9 years： 9年

Texting： 發(fā)送短信

10 years： 10年

Emails： 電子郵件

Low－Res Video： 低分辨率視頻

Mobile Broadband：移動寬帶

IoT： 物聯(lián)網

Smart Cities： 智慧城市

Connected Car： 聯(lián)網汽車

Telemedicine： 遠程醫(yī)療

VR／AR： 虛擬現(xiàn)實／增強現(xiàn)實

AI／ML： 人工智能／機器學習

Cloud Gaming： 云游戲

圖2：全球移動設備和連接增長（來源：思科）

Billions of Devices or Connections： 數(shù)十億的設備或連接

3G and Below （55．3％， 29．0％）： 3G及以下（55．3％，29．0％）

LPWA （2．5％， 14．4％）： 低功耗廣域技術（2．5％，14．4％）

注：此圖表包括M2M。LPWA包括蜂窩LPWA（例如NB－IoT）和非蜂窩LPWA（例如LoRa）

＊數(shù)據(jù)（n）為2018 － 2023年網絡連接類型份額

5G的興起和數(shù)據(jù)中心的重構將更好和更多地集成和應用加速技術，這給通信和網絡設計人員帶來了巨大的壓力，要求他們去打造每秒可處理和轉發(fā)萬億字節(jié)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。這些新的系統(tǒng)不僅必須要具備高度可靠性，而且還需要滿足人類思維級別的響應時間，以確保嚴格的性能保證（如圖3所示），這就需要全新的架構。

盡管可編程邏輯提供了最佳的功能組合，以支持新一代通信和網絡系統(tǒng)的復雜需求，但是傳統(tǒng)的可編程芯片產品無法滿足這些需求。為了平衡片上的處理、互連和外部I ／ O，必須對整個FPGA架構進行重新考慮。需要最先進的片上網絡（NoC）和總線布線能力，來實現(xiàn)所需的帶寬和性能。集成的NoC是唯一可行的方法來構建可支持高效計算、巨大數(shù)據(jù)吞吐量和深度內存層次結構的系統(tǒng)。大規(guī)模的并行性與FPGA獨特的卸載和加速功能相結合，以實現(xiàn)單位功耗可實現(xiàn)的最高的性能和最高的性價比。

圖3：5G性能指標

Quantifying the performance benefits of 5G

量化5G的性能優(yōu)勢

10XDecrease in latency： Delivering latency as low as 1 millisecond

延遲降低10倍：提供低至1毫秒的延遲

10XConnection density： Enabling more efficient signaling for IoT connectivity

10倍的連接密度：為物聯(lián)網連接提供更高效的信令服務

3XSpectrum efficiency：Achieving even more bits per hertz with advanced antenna techniques

3倍的頻譜效率：借助先進的天線技術來實現(xiàn)更高的比特／赫茲比率

10XExperienced throughput： Bringing more uniform， multi－Gbps peak rates

10倍的可體驗吞吐量：帶來更均勻的、多Gbps的峰值速率

100XTraffic capacity： Driving network hyperdensification with more small cells everywhere

100倍的數(shù)據(jù)流容量：通過遍布各地的更多小基站來推動網絡超高密集化

100XNetwork efficiency： Optimizing network energy consumption with more efficient processing

100倍的網絡效率：通過更高效的處理方式來優(yōu)化網絡能耗