在過去的幾年里，我們見證了大型蜂窩網絡在某些方面的巨大轉變。當然，最值得注意的是向5G的過渡。5G是一種更高速，響應更快，更強大的網絡架構。5G實現了更快的下載速度，開辟了固定無線接入（FWA）移動寬帶等新應用，并有望為世界各地的公司帶來重大的創(chuàng)新，如網絡切片。

與此同時，另一個重大的轉變是向更靈活、軟件定義和虛擬化的網絡架構過渡。在5G之前，為蜂窩網絡連接所需的大多數網絡設備都來自極少數公司提供的專有硬件。然而，隨著5G網絡中的智能程度不斷提高，人們開始使用更多的通用計算硬件和各種不同的軟件解決方案。此外，電信運營商和網絡設備提供商都意識到，可以將蜂窩塔核心的單片BBU（寬帶單元）拆分為在不同地方運行的三個不同組件：RU（射頻單元）、DU（分布式單元）和CU（控制單元）。

為了可靠地實現這一點，需要開發(fā)一套通用的接口和標準，以便所有這些組件能夠快速、可靠的地相互通信。Open RAN（無線接入網絡）應運而生，這是一種全新的架構，利用了現有的各種技術進步，包括虛擬化、軟件定義網絡和開放、可互操作的連接標準。

然而，盡管開放式RAN架構帶來了很多優(yōu)勢，但也帶來了一些新的挑戰(zhàn)。首先，網絡各個部分的時序同步成為一個關鍵問題。為了使大量數據準確可靠地在蜂窩網絡傳輸，需要跨RU、CU和DU的共享時序源。 網絡設備工程師開發(fā)了IEEE 1588-2019精確時間協(xié)議（PTP）標準來滿足這一需求。該協(xié)議可確保分布式系統(tǒng)中關鍵應用的準確可靠的時鐘同步。此外，為了提高電信網絡之間的可操作性，還需要支持ITU-T協(xié)議，包括G.8265.1、G.8275.1、G.8275.2和G.8273.2，用于時間分配、時鐘精度、邊界和透明時鐘以及故障檢測和恢復實現。

事實證明，FPGA本身的高時序精度和一致的操作性使其非常適合定時應用，因此像萊迪思半導體這樣的公司便開發(fā)了相關解決方案，不僅解決了時序方面的需求，還支持關鍵技術標準和協(xié)議。然而，與定時精度一樣重要的還有這類連接的安全性。事實上，ORAN設備的早期開發(fā)人員發(fā)現的一個潛在問題是，如果組件之間發(fā)送的定時信號受到某種方式的干擾，可能會阻斷網絡的正常運行。在一個黑客入侵和安全漏洞故事時常發(fā)生的世界中，這顯然是不可接受的。

因此，還需要解決潛在的安全問題。幸運的是，萊迪思還擁有一些基于FPGA的安全解決方案，這些解決方案專門用于“保護線路”，通過基于硬件的身份驗證防止黑客入侵。這些解決方案可以確保在建立充分連接之前，互連系統(tǒng)中的多個硬件組件可以執(zhí)行安全的握手以驗證請求。這種相互的身份驗證已集成到1588協(xié)議解決方案中，使網絡同步難以篡改。此外，這些方案利用片上加密算法來確保器件之間的所有通信都是加密的。通過將安全功能和定時功能整合到單個FPGA中，并結合萊迪思Radiant和萊迪思Propel編程工具，萊迪思開發(fā)了ORAN解決方案集合，是滿足ORAN網絡關鍵需求的理想之選。

除了時序和安全性之外，這些芯片作為萊迪思低功耗FPGA系列的一員，還擁有超低功耗的優(yōu)勢，這意味著集成這些器件的設備可以提高能效。許多蜂窩網絡設備都非常耗電，因此任何功耗上的優(yōu)化都將十分有意義。

我們如今日益依賴5G蜂窩網絡，這些技術背后的細節(jié)繁多、容易遺忘，但重要的是要知道，時序、安全性和低功耗等關鍵細節(jié)都在使如今的網絡更可靠、更安全、更高效。

Bob O’Donnell是市場研究公司TECHnalysis Research的總裁兼首席分析師，該公司為技術行業(yè)和專業(yè)金融領域提供戰(zhàn)略咨詢和市場研究服務。