5G最突出的優(yōu)點在于低時延和高速通信,它會給嵌入式產(chǎn)業(yè)帶來哪些機會呢?在各領(lǐng)域5G升級構(gòu)建過程中,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備和改變呢?本文將為您詳細解讀。

認識5G

背景介紹

第五代移動通信技術(shù)(5th generation wireless systems)簡稱5G或5G技術(shù))是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)?；仡櫼苿油ㄐ虐l(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展到萬物智能連接,打造全連接的數(shù)字化和智能化的社會。

主要特點:

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

超低的時延,5G時代要達到毫秒級的端到端時延。這將促進車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)制造、遠程醫(yī)療等對于安全性、可靠性、時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,還將開啟萬物互聯(lián)時代,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)用場景:

5G的特點決定了其應(yīng)用,應(yīng)用趨勢將主要體現(xiàn)在以下3個方面,萬物互聯(lián)IoT、生活云端化及智能交互AI。5G為萬物互聯(lián)設(shè)計能讓各類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)展的主要動力,物聯(lián)網(wǎng)擁有傳感器、無線網(wǎng)絡(luò)、射頻識別,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現(xiàn)人類智力的替代,而它的智力也體現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)。

國際無線電通信部門(ITU-R)為5G定義的三大主要應(yīng)用場景:

eMBB(增強移動寬帶)。具體來說,eMBB主要是速率的提升,未來5G標準要求單個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4K/8K超高清視頻、VR/AR等大流量應(yīng)用;

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

mMTC(海量大連接)。mMTC場景是海量大連接,對應(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、低時延、大容量三大特性,這與邊緣計算所具備的敏捷連接、實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等特性非常吻合。5G也正在對邊緣分析和移動邊緣計算(MEC)提出新的需求,推動著計算模式正在從以前的將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心化計算資源去處理,轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒂嬎阗Y源轉(zhuǎn)移到位于數(shù)據(jù)產(chǎn)生點的新方式。這種轉(zhuǎn)變的原因包括:新興應(yīng)用嚴格的延遲要求、越來越龐大的數(shù)據(jù)量,以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的愿望等。

這對基于邊緣計算的嵌入式系統(tǒng)提出了更高的要求,同時也帶來了巨大的發(fā)展機遇。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,5G設(shè)備將面對更復(fù)雜的物理協(xié)議、算法,對邏輯控制、接口速率要求提高,必將激發(fā)SoC架構(gòu)支持的系統(tǒng)進一步發(fā)展,該架構(gòu)包括一個高性能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)也會得到長足的發(fā)展。

1、 5G,萬物互聯(lián)下的嵌入式機會

5G高速度、低延遲的特點對于感知層硬件設(shè)備的向外傳輸簡直如虎添翼。通俗說來,在工業(yè)生產(chǎn)中,可以將生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)信息實時傳輸至服務(wù)器,把工業(yè)自動化控制、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、環(huán)境特定指標監(jiān)測實時數(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)也可以實時共享,對我們生活更加意義非凡。由于無論設(shè)備大小、功能強弱,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。

2、5G,人工智能下的嵌入式機會

隨著科技的進步,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?，F(xiàn)在來看各大芯片廠商開始向人工智能、邊緣計算發(fā)力,5G這個能讓數(shù)據(jù)飛起來的快車道,能夠有效促進端點信息采集設(shè)備的研發(fā)。可以預(yù)見的是,5G 時代,嵌入式AI類產(chǎn)品也會得到長足發(fā)展,最終實現(xiàn)5G+AI+嵌入式的系統(tǒng)化整合。

M1808,讓5G和邊緣計算賦能工業(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,但事實上,在5G的大應(yīng)用時代,智能手機只是其中很小的一部分,更多的應(yīng)用會聚焦于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等,并悄無聲息地滲透到人們的生活當中。

在各個領(lǐng)域5G升級的構(gòu)建過程中,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)層面實現(xiàn)的升級,無疑將對其的性能產(chǎn)生更多需求。對于其中的嵌入式硬件商而言,在5G時代,也需面對市場,實現(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,提高對于外部環(huán)境的硬件打造能力,在網(wǎng)絡(luò)接口等方面實現(xiàn)優(yōu)化,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層面的升級。作為嵌入式領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,ZLG致遠電子憑借二十余年在嵌入式領(lǐng)域的經(jīng)驗積累,也不斷在進行新的嘗試,實現(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核心板同時支持有方的N510M 5G模塊驅(qū)動。

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)標準接口,最大限度滿足eMBB場景下的超高速數(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模塊測試效果

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

1、開發(fā)環(huán)境

開發(fā)主機環(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及評估板;

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

2、硬件連接

把5G模塊N510M安裝在Neoway_N510M_EVK評估板。通過TYPE．C線纜連接Neoway_N510M_EVK評估板的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機的網(wǎng)卡;

接通Neoway_N510M_EVK評估板的電源,長按PWR ON/OFF鍵即可開機,開機后M1808主機端就可以識別到N510M。

3、其他準備工作

USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動;

添加RNDIS驅(qū)動;

添加IPtables驅(qū)動;

編譯內(nèi)核;

修改文件系統(tǒng);

更新M1808固件。

在所有的準備工作完成以后,就可以對M1808搭載5G模塊的網(wǎng)速進行測試了。用網(wǎng)線連接電腦和M1808-EV-Board的千兆網(wǎng)口,斷開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獲取地址模式,電腦就能上網(wǎng)了。電腦打開瀏覽器并訪問測速網(wǎng),點擊“測速”按鈕進行測試,下圖分別是聯(lián)通和電信4G網(wǎng)絡(luò)條件下的測試結(jié)果。

聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果

電信網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果

隨著5G技術(shù)的不斷落地,其將不再是一個名詞,而會更加真實的深入我們的生活,對于未來的生活場景,激發(fā)出無限的新遐想。5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用會帶來工業(yè)領(lǐng)域變革,也對工業(yè)發(fā)展有了新的要求,在嵌入式硬件模塊,ZLG致遠電子將鼎力相持,加速5G在工業(yè)領(lǐng)域的布局。