如何打造一款工業(yè)級(jí)5G CPE+WiFi6路由器
4G改變生活，5G改變社會(huì)。
當(dāng)5G融入我們的工業(yè)自動(dòng)化、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)等應(yīng)用時(shí)，本地局域網(wǎng)與5G廣域網(wǎng)的連接點(diǎn)--CPE，將成為數(shù)據(jù)互通的必經(jīng)之路；
什么是CPE？CPE，英文全稱為Customer Premise Equipment，稱之為“客戶前置設(shè)備”，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖：
剛剛過去的2019年被稱為5G元年，各大運(yùn)營(yíng)商紛紛上馬5G覆蓋，科技圈也在不斷的探索5G給各行各業(yè)帶來的變革以及場(chǎng)景應(yīng)用。轉(zhuǎn)眼來到的2020年，小米和華為紛紛上演了WiFi路由器的開年大戲。2月13日小米發(fā)布其WiFi6路由器；2月24日華為發(fā)布了其WiFi6+路由器。WiFi6的速率可以達(dá)到9.6Gbps，加之5G的理論值將達(dá)到5Gbps甚至是10Gbps，這樣高速度的數(shù)據(jù)吞吐和轉(zhuǎn)發(fā)，我們?cè)?span style="background:yellow;">設(shè)計(jì)一款5G CPE 工業(yè)網(wǎng)關(guān)時(shí)，需要怎樣的處理器才能勝任呢？
在此為大家推薦NXP LS1046A處理器，主頻最高1.8GHz，四核ARM Cortex-A72架構(gòu)。原生支持8 個(gè)Gbit Ethernet，最高支持2個(gè)萬兆（10Gbps/5Gbps/2.5Gbps/1Gbps）+5個(gè)千兆（1Gbps），或8個(gè)千兆網(wǎng)口，且具備網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)硬件加速引擎（DPAA），以提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)吞吐量，同時(shí)降低高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)CPU占用；軟件層支持DPDK，讓數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)速度更快。
飛凌嵌入式作為NXP合作伙伴，推出了基于LS1046A的核心板FET1046A-C，將CPU、電源管理、DDR RAM、eMMC ROM等器件集成在核心板上，形成CPU和操作系統(tǒng)運(yùn)行的最小系統(tǒng)，并通過COMe連接器引出了CPU全部功能引腳，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性、發(fā)揮CPU最大功能和性能的同時(shí)，簡(jiǎn)化客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)，降低開發(fā)難度。支持Ubuntu、 OpenWrt 操作系統(tǒng)，以滿足客戶應(yīng)用程序開發(fā)靈活性選擇。核心板滿足-40℃~ +75℃環(huán)境溫度下不斷電長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，以適應(yīng)工況惡劣環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的要求。
在使用FET1046A-C完成5G CPE 工業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)，其功能接口方面也可以輕松應(yīng)對(duì)。
1、5G模組的連接
目前市面上各廠家的5G模組都提供USB 3.0和PCIe接口出來，如華為的MH5000，用于和主控CPU傳輸數(shù)據(jù)；FET1046A-C原生支持3個(gè)USB 3.0接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)5Gbps，考慮WiFi 6模組及SSD也需要使用PCIe接口，因此在設(shè)計(jì)5G CPE 工業(yè)網(wǎng)關(guān)時(shí)推薦采用USB 3.0連接5G模組。
2、WiFi6模組的連接
雖然目前市面上WiFi6的模組還不多，但考慮其通信速率以及和PC的兼容性，大多也會(huì)采用PCIe或USB 3.0作為和主控CPU間的通信接口。FET1046A-C具備3個(gè)PCIe 3.0控制器，PCIe單通道帶寬可達(dá)8GT/s，可支持x1、x2、x4通道數(shù)量的靈活配置；以滿足WiFi6模組通信的高帶寬需求。
3、有線網(wǎng)口
CPE作為內(nèi)網(wǎng)和5G公網(wǎng)的銜接設(shè)備，其對(duì)內(nèi)有線網(wǎng)口的帶寬和數(shù)量會(huì)成為終端用戶選擇的考察點(diǎn)。而FET1046A-C可以支持2個(gè)萬兆網(wǎng)口，滿足單設(shè)備終端跑滿5G帶寬的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)還可以支持5個(gè)千兆網(wǎng)口，以滿足多終端接入需求。如果應(yīng)用場(chǎng)景不需要萬兆網(wǎng)口，而需要更多的千兆口，F(xiàn)ET1046A-C原生可以支持到8個(gè)千兆網(wǎng)口。加之DPAA和DPDK提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)加速能力，讓網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)可達(dá)線速。
4、計(jì)算能力
FET1046A-C具備四顆1.8GHz的Cortex-A72內(nèi)核，板載2GB DDR4內(nèi)存，Coremark跑分可到45000，在高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的同時(shí)，可以完成邊緣計(jì)算工作，以降低服務(wù)器負(fù)載，提高系統(tǒng)響應(yīng)實(shí)時(shí)性。
5、SSD硬盤的連接
FET1046A-C可通過SATA 3.0或者PCIe擴(kuò)展高速SSD存儲(chǔ)，用戶可以作為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)保存數(shù)據(jù)，也可以作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中的高速緩存；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或者異常不能聯(lián)通時(shí)，可將數(shù)據(jù)暫存在SSD中，待系統(tǒng)恢復(fù)后繼續(xù)完成傳輸。以應(yīng)對(duì)高可靠性的數(shù)據(jù)安全應(yīng)用。
以上，作為FET1046A-C完成一款工業(yè)級(jí)5G CPE 網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用介紹，其功能和性能都為大家一一呈現(xiàn)，飛凌愿和廣大專業(yè)人士共同探索5G應(yīng)用場(chǎng)景，在5G改變社會(huì)的路上為廣大開發(fā)者提供更簡(jiǎn)單、更高效的核心平臺(tái)，讓客戶的產(chǎn)品更智能、更穩(wěn)定。
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