cellXica 公司（英國(guó)劍橋）的設(shè)計(jì)專家在為軟件定義無(wú)線電（ SDR ）技術(shù)開(kāi)發(fā)無(wú)線電設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、蜂窩基站和無(wú)線通信系統(tǒng)方面擁有數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)。該公司為制造業(yè)、工業(yè)、能源與物流等眾多市場(chǎng)的客戶量身定制無(wú)線解決方案，滿足其獨(dú)特的連接需求。

自 2010 年以來(lái)，cellXica 不斷創(chuàng)新高性能定制解決方案，而 AMD 也參與其中。AMD 在自適應(yīng) SoC 技術(shù)方面的創(chuàng)新，助力 cellXica 在幾代 cellXica 產(chǎn)品中取得了設(shè)計(jì)突破。

這些創(chuàng)新路徑近期再次交匯于 cellXica 的EXSITE-M5Q Plus 5G 基站，該基站采用業(yè)界首款單芯片自適應(yīng)無(wú)線電平臺(tái)——AMD Zynq UltraScale+ RFSoC，目前已發(fā)展到第三代。

項(xiàng)目挑戰(zhàn)

cellXica 的客戶對(duì)連接有著有嚴(yán)格要求，通常因?yàn)樗麄兂嗽谥圃鞓I(yè)、工業(yè)和醫(yī)療設(shè)施等傳統(tǒng)環(huán)境中部署無(wú)線覆蓋，還在煉油廠、采石場(chǎng)和礦場(chǎng)等惡劣環(huán)境中部署無(wú)線覆蓋。在這些充滿挑戰(zhàn)的條件下，cellXica 的客戶需要部署高可靠性、低時(shí)延的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋大面積區(qū)域，并且通常位于偏遠(yuǎn)地區(qū)。

cellXica 有限公司首席執(zhí)行官 Niro Mahasinghe 表示：“多年來(lái)，Wi-Fi 憑借其廣泛的設(shè)備兼容性和公認(rèn)的低成本，一直是此類環(huán)境的首選連接平臺(tái)。如今，5G 技術(shù)日趨成熟，專用 5G 比 Wi-Fi 更容易大規(guī)模部署。在這些部署中，少量蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的 5G 基站即可覆蓋大片區(qū)域，并能比數(shù)十甚至數(shù)百個(gè) Wi-Fi 接入點(diǎn)處理更多的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的同時(shí)連接，而且干擾和盲區(qū)都更少?！?/p>

對(duì)確定性性能的需求也推動(dòng)了專用 5G 連接的采用，這在具有高度協(xié)調(diào)的工業(yè)工作流程的復(fù)雜工作場(chǎng)景至關(guān)重要。5G 能夠在這些環(huán)境中無(wú)縫、高效地收集流程數(shù)據(jù)，并校準(zhǔn)和同步互連系統(tǒng)，從而增強(qiáng)質(zhì)量控制。此外，5G 連接有利于跟蹤工作場(chǎng)所的人員和資產(chǎn)，有助于提高工作人員安全和工作效率。

Mahasinghe 繼續(xù)說(shuō)道：“cellXica 正在幫助客戶實(shí)現(xiàn)專用 5G 網(wǎng)絡(luò)的諸多優(yōu)勢(shì)，這需要一款針對(duì)最高規(guī)格和最新標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化的多功能基站平臺(tái)。

在處理層方面，這需要可靠的吞吐量、確定性的時(shí)延性能以及針對(duì)效率和快速上市進(jìn)程優(yōu)化的開(kāi)發(fā)工作流程?！?/p>

解決方案

cellXica 早期開(kāi)發(fā)專用 3G 及 4G 基站的經(jīng)驗(yàn)使他們選擇了 AMD 高性能自適應(yīng) SoC 和 FPGA 處理平臺(tái)。自 2012 年以來(lái)，cellXica 持續(xù)采用 AMD 平臺(tái)，并廣泛復(fù)用硬件、固件和軟件，從而能夠利用可編程邏輯高效開(kāi)發(fā)定制解決方案。

Mahasinghe 表示：“cellXica 旨在幫助客戶在部署自有的專用 5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)實(shí)現(xiàn)類似的效率，使他們能夠在嚴(yán)苛環(huán)境中輕松靈活地配置 5G 連接。我們?cè)陂_(kāi)發(fā) EXSITE-M5Q Plus 5G 基站時(shí)實(shí)現(xiàn)了這一能力，該基站由第三代 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC 提供支持?！?/p>

“我們的一體化設(shè)計(jì)方法非常獨(dú)特，”Mahasinghe 繼續(xù)說(shuō)道，“典型的基站設(shè)計(jì)包含一個(gè)遠(yuǎn)端射頻單元和一個(gè)運(yùn)行基站功能的服務(wù)器。我們將所有這些功能集成到第三代 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC 中，并將該器件上的射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于完全專用的網(wǎng)絡(luò)解決方案?？蛻魺o(wú)需部署其他任何設(shè)備，只需一根啟用 PoE 的以太網(wǎng)線纜即可?！?/p>

EXSITE-M5Q Plus 采用緊湊堅(jiān)固的一體化設(shè)計(jì)，可加快部署速度并簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，同時(shí)降低部署和運(yùn)營(yíng)成本。它將基站與核心網(wǎng)絡(luò)功能相結(jié)合，可提供安全的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信和語(yǔ)音通信，并提供制造、工業(yè)、能源及物流領(lǐng)域客戶所需的服務(wù)質(zhì)量。

設(shè)計(jì)成效

EXSITE-M5Q Plus 5G 基站采用 4x4 MIMO 無(wú)線電架構(gòu)，每個(gè)天線端口功率為 1 瓦，工作頻段為 n77 和 n78。該系統(tǒng)可提供至高 450Mbps 的吞吐量，可實(shí)現(xiàn)低時(shí)延、可靠的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信，并具備電信級(jí)端到端安全性，以及集中式安全訪問(wèn)控制和設(shè)備管理。

“EXSITE-M5Q Plus 的根本差異在于，我們將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都集成在一個(gè)盒子里。它將無(wú)線電、基站的基帶處理和 5G 核心網(wǎng)絡(luò)軟件全部集成在一個(gè) Arm 處理器中，”Mahasinghe 說(shuō)道，“其他解決方案曾嘗試使用芯片組和專用 SoC 實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，但通過(guò)使用 AMD RFSoC 上的可編程邏輯架構(gòu)，我們可以更快地遷移到最新標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

cellXica 的 EXSITE-M5Q Plus 具有高度可擴(kuò)展性，支持廣泛的部署方式，包括獨(dú)立的單蜂窩“覆蓋安全區(qū)”、覆蓋單個(gè)大型場(chǎng)所的多蜂窩網(wǎng)絡(luò)，以及/或者經(jīng)由公共互聯(lián)網(wǎng)安全連接的一系列地理微置分散的網(wǎng)絡(luò)。所有這些無(wú)需服務(wù)器、成本高昂的云計(jì)算或基站節(jié)點(diǎn)的電源布線即可實(shí)現(xiàn)——電力通過(guò)以太網(wǎng)供電（ PoE ） 輸送至 EXSITE-M5Q Plus，這在一定程度上歸功于 AMD 處理層的高效性。

Mahasinghe 表示：“cellXica 能夠利用這些創(chuàng)新的技術(shù)特性，同時(shí)提升我們?cè)谏弦淮a(chǎn)品上的投資價(jià)值。我們從 3G 到 4G 再到 5G 的遷移建立在一個(gè)穩(wěn)定且易于復(fù)用的代碼庫(kù)上。這對(duì)于傳統(tǒng) ASIC 類解決方案來(lái)說(shuō)很難實(shí)現(xiàn)。借助第三代 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC，我們已能夠管理代碼庫(kù)連續(xù)性，以及代碼庫(kù)中測(cè)試深度、歷史記錄，以及已經(jīng)深入代碼庫(kù)的維護(hù)。這比從零開(kāi)始邁出的步伐要小得多，但卻讓我們?cè)跒榭蛻魟?chuàng)新平臺(tái)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先。”