FPGA推动5G异构无线网络

当中国移动的用户刚刚享受到看视频如流水般的4G业务之时，行业的竞技者们已经将5G无线网络提上了日程。技术的更迭创新真是让人喘不过气来。

在刚刚举办的2014移动互联网国际研讨会上，来自产业各个环节上的专家共聚一堂，共同讨论移动互联网时代的产品和技术创新，其中5G无线网络技术成为大家关注和讨论的焦点。

5G无线网络关注智能化和灵活性

5G无线网络是新一代的无线网络技术，相比于2G、3G、4G，5G网络具有更智能性和更注重网络服务质量的特点。如果说2G、3G、4G追求的是网络速度的层层飞跃，5G则是网络智能化的飞跃。"5G不一定意味着更快的速度"，阿尔卡特朗讯贝尔实验室（Alcatel-Lucent’s Bell Labs）无线研究部负责人托德•赛泽称。"速度也许会更快，但5G将更多着眼于服务质量。每一代网络通信技术都会带来一系列新功能：2G是语音；3G是数据；4G是视频。我预测，5G将带来智能网络，在保证稳定和效率的基础上，可以同时容纳上百亿互联设备。"

赛灵思公司全球无线通信业务部副总裁Sunil Kar在2014移动互联网国际研讨会后的采访中也强调，5G无线网络是一个异构的、多标准共存的、更加智能化的网络平台，注重于如何更好地利用网络资源，而不仅仅是追求网络速率和某个单项的技术指标，它还包括在更加节能和环保的情况下提供更好的服务质量，以及网络结构根据需求不断地变化。它不是单一的技术，而是技术的融合。

推动5G无线网络技术的因素显而易见。随着接入互联网的移动设备海量增长，以及各种服务运营商推出越来越多吸引移动流量的应用，整个移动网络的数据量呈爆发式增长。极高的数据速率，极低的滞后性，极高的移动网络覆盖率，极高的网络密度，以及无处不在的移动通信，这些需求对移动网络技术提出的迫切的升级需求。

Sunil Kar介绍了目前业界提出的5G网络潜在无线传输技术，主要包括大规模天线阵列、超密集组网、非正交传输和全双工等等。5G网络的频谱分配覆盖了从过去的2G、3G和4G，直到卫星、802.11ad，从300MHz窄带宏蜂窝直到30GHz宽带小蜂窝。5G无线网络的标准化和商业化时间轴是这样的：2013年到2016年是系统架构和技术需求的确定期，2017年到2019年是网络标准化和原型确定期，2020年到2022年为试用和部署期。

图：在2014移动互联网国际研讨会5G论坛上，美国赛灵思公司与中国移动就5G无线网络研发签署MOU。

FPGA契合5G无线网络发展需求

5G异构无线网络的这种灵活性、多协议兼容性和智能化，以及对成本和功耗的要求，就需要一个可编程的芯片平台去支持，通过随时修改芯片上局部功能实现5G网络所需的灵活性。传统的ASSP和ASIC的不可编程性和昂贵的成本则无法满足这多方面的需求。

FPGA，自诞生之日起就带着可编程的核心特性，经过几十年在架构和工艺方面的发展和创新，在性价比方面的突破，使之从传统的高价格高性能的通信领域逐渐扩展到工业、汽车、消费等广阔领域。5G无线网络对灵活性、性价比和智能化的需求正好与先进的FPGA技术特点极为契合。5G无线网络成为新一代FPGA技术施展才能的大好市场。作为先进FPGA技术的代表厂商之一，赛灵思公司一直以来都专注于FPGA技术的创新，并且从行业领先的FPGA厂商向Smarter System (更智能系统) All Programmable解决方案提供商转型。

在技术创新和研发方面，赛灵思成功推出基于28nm工艺技术的三大类、五个独特系列的All Programmable FPGA产品：系统优化的FPGA系列：Virtex®-7、Kintex™-7和Artix™-7；基于Virtex-7 FPGA技术和堆叠硅片互联技术（SSIT）的All Programmable 3D IC系列；Zynq All Programmable SoC系列，其将双核ARM®处理器系统与赛灵思28nm FPGA架构结合在一起。

这些28nm器件需要借助新的工具来充分发挥它们的功能。赛灵思数百名员工历时四年时间开发出Vivado™设计套件。Vivado™设计套件是业界首款专门针对All Programmable器件开发的SoC增强型设计套件。赛灵思Vivado设计套件不仅可支持大型设计的开发，比如针对采用拥有200万个逻辑单元并具有领先一代巨大容量的赛灵思Virtex-7 2000T 3D IC的设计，同时还能把生产力提升四倍，以便将此类大型设计迅速投产。同时， Vivado设计套件还可支持IP模块日渐广泛的使用，这些模块对设计和实现复杂网络通信系统至关重要。赛灵思在过去数年大力投资战略性收购和合作伙伴关系营建的原因。目的是让内部开发出关键性IP，这样系统厂商就可以用赛灵思All Programmab