如何打造一款工业级5G CPE+WiFi6路由器

原创 2020-03-02 09:09:00 5G CPE CPE网关 5G工业网关

4G改变生活,5G改变社会。

当5G融入我们的工业自动化、智慧城市、智慧农业等应用时,本地局域网与5G广域网的连接点--CPE,将成为数据互通的必经之路;

什么是CPE?CPE,英文全称为Customer Premise Equipment,称之为“客户前置设备”,其网络拓扑结构如下图:

5G CPE.png

刚刚过去的2019年被称为5G元年,各大运营商纷纷上马5G覆盖,科技圈也在不断的探索5G给各行各业带来的变革以及场景应用。转眼来到的2020年,小米和华为纷纷上演了WiFi路由器的开年大戏。2月13日小米发布其WiFi6路由器;2月24日华为发布了其WiFi6+路由器。WiFi6的速率可以达到9.6Gbps,加之5G的理论值将达到5Gbps甚至是10Gbps,这样高速度的数据吞吐和转发,我们在设计一款5G CPE 工业网关时,需要怎样的处理器才能胜任呢?

在此为大家推荐NXP LS1046A处理器,主频最高1.8GHz,四核ARM Cortex-A72架构。原生支持8 个Gbit Ethernet,最高支持2个万兆(10Gbps/5Gbps/2.5Gbps/1Gbps)+5个千兆(1Gbps),或8个千兆网口,且具备网络数据硬件加速引擎(DPAA),以提高数据转发吞吐量,同时降低高速数据转发时CPU占用;软件层支持DPDK,让数据的流转速度更快。

飞凌嵌入式作为NXP合作伙伴,推出了基于LS1046A的核心板FET1046A-C,将CPU、电源管理、DDR RAM、eMMC ROM等器件集成在核心板上,形成CPU和操作系统运行的最小系统,并通过COMe连接器引出了CPU全部功能引脚,在保证系统稳定性、发挥CPU最大功能和性能的同时,简化客户产品设计,降低开发难度。支持Ubuntu、 OpenWrt 操作系统,以满足客户应用程序开发灵活性选择。核心板满足-40℃~ +75℃环境温度下不断电长期稳定运行,以适应工况恶劣环境下对产品稳定性的要求。


5G CPE网关采用LS1046核心板设计.jpg


 

在使用FET1046A-C完成5G CPE 工业网关设计设计时,其功能接口方面也可以轻松应对。

1、5G模组的连接

目前市面上各厂家的5G模组都提供USB 3.0和PCIe接口出来,如华为的MH5000,用于和主控CPU传输数据;FET1046A-C原生支持3个USB 3.0接口,其数据传输速率可达5Gbps,考虑WiFi 6模组及SSD也需要使用PCIe接口,因此在设计5G CPE 工业网关时推荐采用USB 3.0连接5G模组。

 

2、WiFi6模组的连接

       虽然目前市面上WiFi6的模组还不多,但考虑其通信速率以及和PC的兼容性,大多也会采用PCIe或USB 3.0作为和主控CPU间的通信接口。FET1046A-C具备3个PCIe 3.0控制器,PCIe单通道带宽可达8GT/s,可支持x1、x2、x4通道数量的灵活配置;以满足WiFi6模组通信的高带宽需求。

 

3、有线网口

       CPE作为内网和5G公网的衔接设备,其对内有线网口的带宽和数量会成为终端用户选择的考察点。而FET1046A-C可以支持2个万兆网口,满足单设备终端跑满5G带宽的应用场景。同时还可以支持5个千兆网口,以满足多终端接入需求。如果应用场景不需要万兆网口,而需要更多的千兆口,FET1046A-C原生可以支持到8个千兆网口。加之DPAA和DPDK提供的数据转发加速能力,让网络转发可达线速。

 

4、计算能力

       FET1046A-C具备四颗1.8GHz的Cortex-A72内核,板载2GB DDR4内存,Coremark跑分可到45000,在高速数据转发的同时,可以完成边缘计算工作,以降低服务器负载,提高系统响应实时性。

 

5、SSD硬盘的连接

       FET1046A-C可通过SATA 3.0或者PCIe扩展高速SSD存储,用户可以作为网络存储保存数据,也可以作为数据转发过程中的高速缓存;当网络出现故障或者异常不能联通时,可将数据暂存在SSD中,待系统恢复后继续完成传输。以应对高可靠性的数据安全应用。

 

       以上,作为FET1046A-C完成一款工业级5G CPE 网关的应用介绍,其功能和性能都为大家一一呈现,飞凌愿和广大专业人士共同探索5G应用场景,在5G改变社会的路上为广大开发者提供更简单、更高效的核心平台,让客户的产品更智能、更稳定。


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