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中国本土第一款5G小基站基带SoC横空出世

  近两年,中国5G通信系统,特别是宏基站的部署推进速度有所减缓,一个很重要的原因就是成本和功耗问题。例如,中国电信运营商购买一个5G宏基站的费用达到16万元人民币,而整个5G网络的基站数量可能是4G系统的3倍左右,而当下中国4G、3G网络的基站数量约为550万个,要想让5G实现4G那样的覆盖规模的线万个宏基站,这样的直接投资就是1.6万亿元,而从2012年至2019年底,中国4G所有宏基站的投资才7000多亿元左右。可见,这样的成本压力是难以承受的。另外,功耗也是一个很大的问题,具体数据非常惊人,三大电信运营商全部部署5G宏基站的话,它们全年的利润之和都不够交电费的。因此,不可能在整个5G基站系统中全部使用宏基站,需要有低成本、低功耗的方案作为补充,协调发展。而小基站正好是理想的解决方案。目前来看,小基站迎来了一个很好的发展机遇,原因在于:5G工作频率升高,宏基站的覆盖半径大幅减小,室内无法覆盖,需要小基站补盲;流量需求按指数律增加,且流量的80% 发生在室内,需要小基站处理流量;运营商成本压力巨大:宏基站采购部署成本(Capex)在万亿级,而且如果全部使用宏基站,则运维费用(Opex)也难以为继,需要小基站降低运营成本;小基站在有些场合可以替代宏站。在5G通信系统当中,小基站在网络中的定位和功能与传统宏基站相同,“麻雀虽小,五脏俱全”。小基站与宏基站可以同时组网并独立工作,小基站不需要通过宏基站将数据传出。小基站甚至可以独立组网运营。

  现在市场也有商用的小基站,但数量很少,主要原因依然是成本和功耗,一般要5~8万元一个,与宏基站相比,成本还是在同一个数量级上,不具备明显的成本优势,难以推广。可以说,5G给诞生多年,但一直没有发展起来的小基站提供了绝佳的发展机遇,谁能先研发出具有较强实用性的基带SoC并实现规模量产,谁就能在这片蓝海获得竞争先机。

  据比科奇(Picocom)创始人兼CEO蒋颖波博士介绍,该公司研发的小基站基带SoC芯片PC802即将上市,就是要帮助客户解决应用中的成本和功耗痛点。采用该芯片的小基站,最低单个成本只有2000元左右,但其下行速率与宏基站相比,差距不大(宏基站约为6Gbps,小基站约为4 Gbps),因此,小基站每bit成本很低。

  做小基站基带系统的门槛很高,需要对芯片设计和通信系统有很广、很深的理解。比科奇成立于2018年,创始团队多来自早年的Picochip公司,有着近20年的3G、 4G、5G小基站芯片和基带(物理层)软件开发积累。该公司总部位于杭州,是一家中国本土IC设计企业。目前,全球能做这种SoC的厂商很少,且国内只有这一家。

  即将面世的首款芯片PC802,在Sub-6Ghz频段上的性能、接口、成本等各方面全球领先,采用台积电12nm制程工艺,支持URLLC,支持4G / 5G双模,支持多载波/载波聚合,支持5GNR(Sub-6GHz和毫米波频段)。该芯片既可以做一体化方案,也可以做分布式方案(具有很好的可扩展性)。对于该芯片的算力,蒋颖波博士表示,相对于4G系统,其5G小基站方案算力可以提升20倍,具体来看,4G是20M的带宽,5G的带宽是100M,比科奇的最新芯片可以支持两个100M带宽容量,这样,就有10倍算力的提升。而该芯片可支持4根天线G小基站多为两根天线,这样综合算起来,算力就有了20倍的提升。目前,比科奇正在同多个运营商和设备商进行接口对接,以便芯片尽快规模部署。

  谈到PC802的设计理念时,蒋颖波博士表示,这款小基站基带芯片设计具有相当高的技术含量,从最初的设计架构搭建阶段,就考虑到了其专用性,尽可能地将相应地功能“硬化”,同时保证足够的灵活性,以应对各种应用场景和标准。这对软硬件的切分能力要求很高,需要很多积累才能做到,这也正是该类芯片设计的难点所在。

  蒋颖波博士认为,随着摩尔定律所能发挥的作用越来越弱,要想进一步提高算力,就必须采用异构的方法设计SoC,这也是比科奇小基站基带SoC设计的基本思路和方法,把很多常用的数据处理功能模块“硬化”在芯片内部,从而进一步提升了算力,同时又较好地控制住了功耗。

  在笔者看来,这种芯片设计理念,与DPU如出一辙,即根据数据对芯片内部架构进行特殊处理,使相应功能设计具有很强的专用性。蒋颖波博士表示,要根据基带的特性,保持CPU的可编程性,同时将其它对灵活性要求不高的功能都“硬化”,形成“加速器”。这样,在提高性能和效率的同时,还不会显著增加功耗。此外,它又不只是像DPU那样的计算引擎,这对开发团队的通信技术和经验积累,以及对标准的认知深度的要求很高。

  除了芯片,比科奇还提供物理层软件,以及开发板,为客户提供Turn-key解决方案。

  例如,ORANIC板卡集成了四颗PC802芯片,可提供四个25G以太网SFP连接器,从而可以通过eCPRI/Open Fronthaul前传来支持多个射频单元(RU),支持多达32个天线。ORANIC板卡在支持5G NR物理层(PHY)的同时,也能够运行LTE PHY。LTE是室内基站的必需功能,用来保证支持只有LTE功能的用户终端。

  比科奇的一家客户在进行独立评估后,认为ORANIC板卡可以将层一层二的功耗降低超过75%,即对应一个2T2R O-RU的O-DU处理的功耗从74瓦降低到17瓦。此外,ORANIC板卡可大大减少边缘所需的服务器数量,比科奇的另一家客户估计可减少三倍,这是因为采用了专用的、经过优化的芯片来满足对处理能力有苛刻要求的PHY(层一)的处理。这也将使分布式的RAN设备可以被布置到在目前不太可能去部署的地方,例如路边机柜。ORANIC板卡支持灵活的RAN网络部署,可用于农村郊区、空旷室外、人口密集城区、工业4.0、体育场馆、企业、城市、人口超级密集城区等,且越是人员密集的区域,越能派上用场。5G发展受限于应用场景的拓展,而比科奇的SoC性能可以帮助小基站发展和拓展很多原来意想不到的应用场景,目前,这样的事情正在该公司的一家大客户那里发生了。[信息搜索][][告诉好友][打印本文][关闭窗口][返回顶部]

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