本文概要

了解網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新，加上新型的數(shù)據(jù)存儲和搜索技術(shù)，正在轉(zhuǎn)變行業(yè)的發(fā)展模式。創(chuàng)新的技術(shù)不僅為公司和個人提供了全新的應(yīng)用場景，也使他們?nèi)フJ(rèn)真思考如何利用那些原本不屬于其產(chǎn)品組合的技術(shù)。也許最能說明問題的變化的是新的商業(yè)模式導(dǎo)致了價值從基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)向了服務(wù)。

聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正在從2G向5G演進(jìn)，以支持移動應(yīng)用的爆發(fā)，并為不斷增長的用戶群擴(kuò)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(jì)，到2023年，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將超過全球人口的三倍（如圖1所示）。

圖1：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的演進(jìn)

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(wǎng)

Smart Cities： 智慧城市

Connected Car： 聯(lián)網(wǎng)汽車

Telemedicine： 遠(yuǎn)程醫(yī)療

VR／AR： 虛擬現(xiàn)實(shí)／增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

AI／ML： 人工智能／機(jī)器學(xué)習(xí)

Cloud Gaming： 云游戲

圖2：全球移動設(shè)備和連接增長（來源：思科）

Billions of Devices or Connections： 數(shù)十億的設(shè)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(shù)（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(wǎng)絡(luò)連接類型份額

5G的興起和數(shù)據(jù)中心的重構(gòu)將更好和更多地集成和應(yīng)用加速技術(shù)，這給通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員帶來了巨大的壓力，要求他們?nèi)ゴ蛟烀棵肟商幚砗娃D(zhuǎn)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(yīng)時間，以確保嚴(yán)格的性能保證（如圖3所示），這就需要全新的架構(gòu)。

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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜需求，但是傳統(tǒng)的可編程芯片產(chǎn)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(gòu)進(jìn)行重新考慮。需要最先進(jìn)的片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）和總線布線能力，來實(shí)現(xiàn)所需的帶寬和性能。集成的NoC是唯一可行的方法來構(gòu)建可支持高效計(jì)算、巨大數(shù)據(jù)吞吐量和深度內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。大規(guī)模的并行性與FPGA獨(dú)特的卸載和加速功能相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)單位功耗可實(shí)現(xiàn)的最高的性能和最高的性價比。

圖3：5G性能指標(biāo)

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(wǎng)連接提供更高效的信令服務(wù)

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

3倍的頻譜效率：借助先進(jìn)的天線技術(shù)來實(shí)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(yàn)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(wǎng)絡(luò)超高密集化

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

100倍的網(wǎng)絡(luò)效率：通過更高效的處理方式來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能耗