作者：陳嬌、陳皓、劉朝暉
北京華興萬邦管理咨詢有限公司
今天5月30日周一，中國移動在經過數月的招標測試之后，首批三萬臺5G小基站的招標結果將揭曉。無論最終花落誰家，業界對5G小基站帶來的新生態和技術創新都充滿了期待，這也將意味著5G網絡建設和產業發展都將到達一個新起點。
回首過往，移動通信發展史上的每一次躍遷都為我們的現實生活帶來了翻天覆地的變化。3G打開移動互聯網時代，4G開啟消費互聯網時代，現在5G正在賦能萬物智能互聯時代。5G作為備受矚目的新一代移動通信技術，相比前幾代移動通信網絡，具有更高速率、更大帶寬、更低延遲，其發展勢必是與新的經濟結構轉型和商業模式變遷相輔相成，同時半導體行業等基礎產業的變化也會支持這些變革。
5G是可以滿足萬物互聯和泛在智能的通信技術的發展目標，能夠打造以場景和用戶特定信息需求為中心的服務導向型生態系統，讓通信技術與未來的生活和工作深度融合并產生無限可能。這就意味著移動通信行業要在傳統的“廣覆蓋+補盲”模式基礎上，再加上“補熱”及以后基礎通信服務能力可選或者定制。
5G網絡的建設離不開廣泛覆蓋和5G宏基站的部署。根據國新辦新聞發布會上工業和信息化部相關負責人公布的數據，今年一季度我國5G基站新增13.4萬個，累計建成開通155.9萬個，5G網絡已覆蓋全國所有地級市和縣城城區。隨著上百萬5G宏基站的落地，基本解決了室外的連續覆蓋和室內淺層覆蓋，現在運營商正將更多的精力轉移到細分場景的覆蓋和需求滿足上。
從覆蓋到滿足場景需求——備受關注的5G小基站招標
作為5G基站中的另一種類型，5G小基站（包括微基站、皮基站、飛基站）可以對宏基站形成有效補充，一方面增強室內覆蓋深度，另一方面還能深入垂直行業的應用場景滿足其需求。此外，小基站不僅在功耗和成本上具有極大的優勢，而且運營商可以根據客戶的需求進行靈活部署，以及提供可選的信息服務模式，可充分發揮對社會經濟發展的促進作用。
幾年前，3GPP這個全球性行業和標準組織為推進5G創新和應用落地，定義了5G的三大應用場景，即用于超高清視頻和沉浸式元宇宙等高速度大流量移動寬帶業務的eMBB，用于大規模機器互聯等物聯網業務的mMTC，以及支持諸如無人駕駛和工業自動化等低延遲業務的URLLC。但是在5G已經發牌三年后的今天，越來越多的行業人士發現要基于場景去高效滿足用戶需求，運營商可能需要用到5G小基站這種新式武器。
正是因為如此，從今年年初開始的中國電信和中國移動5G小基站招標測試才引起了行業內外的廣泛關注。鑒于5G小基站的多方面優勢和巨大的市場規模，國內外諸多廠商都在積極參與小基站相關產品的設計開發工作，助力5G小基站加快發展。
所以，北京華興萬邦管理咨詢有限公司認為5G小基站并不是5G宏基站的縮減版，5G小基站本身也需要實現架構性的底層創新，才能避免傳統宏基站的高成本、高功耗架構。將宏基站中大量使用的高性能CPU和大型FPGA替換為高性能的SoC，才能實現5G小基站的性能、價格和能效目標。我們以比科奇推出全球第一顆高性能的5G小基站基帶芯片為例來進行分析。
比科奇（Picocom）推出的用于5G小基站的PC802基帶芯片
比科奇（Picocom）作為一家5G小基站系統級基帶芯片和運營商級軟件提供商，一直致力于以技術創新驅動5G發展。2021年底，比科奇推出了其采用先進工藝的、一次流片成功的5G小基站基帶芯片PC802，今年又發布了其配套的物理層軟件，PC802芯片無縫支持集中式小基站和分布式小基站，同時支持4G、5G雙模工作，還支持3GPP R15和R16，并為后續演進預留了空間。
為什么是PC802?
比科奇將市場需求與技術創新相結合，重磅推出的PC802基帶芯片可實現以往需要多塊FPGA+CPU芯片才能完成的強大的物理層功能，極大降低了5G小基站的復雜度、成本和功耗。基于PC802的解決方案可支持電信運營商、設備制造商、終端制造商、增值服務提供商以及產業生態伙伴去開發更高性價比和高能效的5G小基站產品，從而賦能智慧生活、智能制造、智慧交通、數字購物、遠程醫療等諸多領域，使人們的工作和生活更加便捷和美好。
得益于自身產品的諸多優勢，PC802芯片一經推出就迅速得到國內外數十家小基站開發企業的青睞，為5G小基站加快開發提供了有效助力。在推出PC802基帶芯片和軟件后，比科奇繼續加快創新落地應用的腳步。近日，比科奇又與Radisys共同推出了基于PC802芯片和Radisys Connect RAN 5G軟件的5G小基站聯合解決方案。
該解決方案是在O-RAN split 7.2架構基礎上實現的，其使用在英特爾x86 COTS服務器上運行的Radisys RAN協議棧軟件提供層二和層三（L2和L3）處理，而安裝在內插式加速板卡上的比科奇PC802芯片則運行層一（L1）和開放式前傳（OFH）的處理任務。L2和L1之間的接口符合標準的小基站論壇（SCF）的FAPI協議。
為什么是PC802這個問題現在已經得到了答案。在全球小基站聯盟（SCF）最新公布的2022年度SCF小基站產業促進獎項中，比科奇的PC802芯片榮獲“小基站網絡芯片及組件杰出創新金獎”，這充分表明了業界對比科奇和PC802芯片的肯定。
如何給SoC和ASIC加上永不過時的靈活性？甚至更多
在移動通信技術的發展歷程中，FPGA技術一直得到廣泛應用。在3G和4G設計中，系統的許多重要部分都采用了基于獨立FPGA芯片設計。這一方面是因為FPGA作為一種可編程硬件具有很高的并行計算能力，另一方面則是因為標準和協議不斷的演進，需要采用FPGA的可編程性來應對新的變化和需求。
在移動通信技術向5G甚至更遠不斷演進的同時，FPGA技術也在不斷的演進。一方面獨立FPGA芯片出現了像Achronix Speedster7t這種在同一顆芯片里集成了可在全域運送大量數據的二維片上網絡（2D NoC）和加速數據處理的機器學習處理器（MLP）；另一方面可以被集成到SoC或者ASIC的高性能嵌入式FPGA（eFPGA）也開始大行其道，為數據中心和通信行業帶來了新一檔靈活性。
當前，在5G設計的各個領域，FPGA和eFPGA技術仍然大有用武之地。也就是說即使諸如比科奇的PC802這樣的基帶SoC可以為新一代5G小基站大幅度降低成本和功耗，但是在5G宏基站或者無線基礎設施其他的層面上還在使用FPGA，而更新的模式是可以在各種SoC或ASIC中集成eFPGA而保持了應對標準和功能演進的靈活性。
我們以Achronix半導體公司為例，該公司作為全球唯一一家提供高端FPGA芯片和eFPGA半導體知識產權（IP）解決方案的獨立供應商，一直努力和多家合作伙伴開發各種通信和計算基礎設施解決方案，包括開發基于FPGA和eFPGA的5G解決方案。例如，Achronix正和Napatech、Accolade等公司合作開發用于智能網卡（SmartNIC）的IP，這些智能網卡可滿足多種不同的5G需求。
Achronix為客戶的高性能SoC或ASIC提供的eFPGA單元
與獨立FPGA相比，在SoC中集成eFPGA功能為5G設計提供了一種更靈活、可擴展、成本更低的理想解決方案。Achronix的Speedcore™eFPGA IP架構包含了許多架構性增強功能，可顯著提高性能、降低功耗并縮小芯片面積，從而最大限度地提高5G RAN設計性能，同時仍能滿足這些新設計嚴格的功耗目標。
在未來，Achronix這種獨有的開發和銷售獨立FPGA芯片和eFPGA IP商業模式還將為5G等ICT基礎設施行業帶來巨大的價值，華興萬邦認為這是一種可以利用的新的硬件創新模式。
由于這些產品都采用了同一個開發工具，用戶可以利用Achronix帶有2D NoC和MLP的Speedster®7t獨立FPGA芯片開發應用，并在應用的規模增加后利用Speedcore eFPGA IP來開發自己的SoC或者ASIC，其早期基于Speedster7t的開發成果可以便捷地移植到新的SoC或者ASIC上，以進一步降低成本和功耗，這種模式也可以用來滿足5G-A和6G的需求，在標準演進和功能調整的同時去實現一些更前沿的新興功能。
總結與展望
我們數字化、智能化的未來生活將基于云計算、大數據和人工智能來實現，而為應用場景提供良好的5G網絡覆蓋是支撐這一切的基礎，因此5G基站建設異常重要。從目前運營商招標測試的進展來看，在繼續保持5G宏基站部署的同時，在今后幾年內我們有望迎來5G小基站部署的高峰，5G技術創新定將不斷涌現，為我們開啟美好的智慧生活提供強大助力。
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