隨著開放式無線接入網(wǎng)絡(luò)（ORAN）架構(gòu)的采用,，電信行業(yè)正在經(jīng)歷一場重大變革,。這種創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法帶來了解聚合和互操作性，便于自不同供應(yīng)商組件之間的無縫協(xié)作,。隨著5G網(wǎng)絡(luò)不斷擴展和發(fā)展,，以支持非地面網(wǎng)絡(luò)（5G-NTN）、聯(lián)網(wǎng)汽車（5G C-V2X）,、鐵路（5G FRMCS）和工業(yè)應(yīng)用（5G URLLC）等各種用例,，現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）已成為實施ORAN的理想技術(shù)推動者。

　　FPGA在定制芯片性能與軟件定義的靈活性和可重新配置性之間實現(xiàn)了獨特的平衡,；提供了支持現(xiàn)代電信領(lǐng)域各種用例所需的適應(yīng)性,，并支持不同的3GPP系統(tǒng)版本,，包括5G,、5G-A和最終的6G。它們能夠動態(tài)地重新編程以處理不同的工作負載,，這使它們在快速發(fā)展的ORAN網(wǎng)絡(luò)中顯得尤為重要,，因為在這種網(wǎng)絡(luò)中,，適應(yīng)性和性能必須齊頭并進。

　　在萊迪思,，我們致力于與電信供應(yīng)商合作,，打造一個更加靈活、安全和可持續(xù)發(fā)展的未來,。最近,，我們在開放計算項目2024年全球峰會上討論了這一話題。以下是我們在演講中的一些關(guān)鍵見解,，也代表了萊迪思ORAN?解決方案集合的功能優(yōu)勢,。

　　增強安全性和零信任架構(gòu)

　　隨著ORAN網(wǎng)絡(luò)的興起，網(wǎng)絡(luò)彈性已成為電信基礎(chǔ)設(shè)施的重中之重,。反過來,，企業(yè)也面臨著ETSI、ENISA,、CISA和ORAN聯(lián)盟等監(jiān)管機構(gòu)的嚴(yán)格審查,，這些機構(gòu)要求實施零信任原則，對關(guān)鍵通信進行嚴(yán)格的身份驗證和持續(xù)監(jiān)控,。

　　具有可信根（RoT）功能的FPGA通過加密敏捷安全特性,，在確保ORAN部署安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們可執(zhí)行基本的加密操作,，包括加密,、解密、安全密鑰分配和管理,，同時還可充當(dāng)傳統(tǒng)系統(tǒng)的加密橋接器,。此外，它們在實施新興安全標(biāo)準(zhǔn)（如用于3GPP協(xié)議的NIST AES-256）和解決5G RRC（無線資源控制）密鑰交換中可能受到量子計算威脅的漏洞方面尤為重要,。

　　FPGA的一個關(guān)鍵安全功能是在控制平面內(nèi)實現(xiàn)Secure the Wire?,，通過實施MACSEC/IPSec和安全定時協(xié)議確保信號的完整性和保密性。這種全面的安全方法與其加密靈活性相結(jié)合,，使FPGA成為實施不斷發(fā)展的后量子加密（PQC）算法的理想選擇,，從而確保ORAN網(wǎng)絡(luò)安全，抵御未來威脅,。

　　成功實施案例和先進的同步

　　全球領(lǐng)先的電信供應(yīng)商已在其ORAN部署中展示了集成FPGA的實際優(yōu)勢,。他們利用FPGA完成了基帶功能和射頻前端（RFFE）之間的數(shù)據(jù)和控制接口，以及管理無線單元（RU）和分布式單元（DU）的控制和定時平面等重要任務(wù),。在RU中,，F(xiàn)PGA處理濾波和波峰因數(shù)降低等要求苛刻的數(shù)字前端處理任務(wù)，確保高效率和低延遲,。此外,，F(xiàn)PGA還用于新的前端接口,，這對于大規(guī)模MIMO網(wǎng)絡(luò)等密集部署至關(guān)重要，可確保高互操作性并降低前端成本,。在DU中,，F(xiàn)PGA可促進實時信號處理和動態(tài)波束成形，無需修改硬件即可適應(yīng)不同的無線環(huán)境,。

　　ORAN實現(xiàn)的另一個關(guān)鍵方面是精確的時間同步,，特別是在5G環(huán)境中，精確的定時,、頻率和相位對準(zhǔn)對于數(shù)據(jù)傳輸,、切換以及無線單元和分布式單元之間的協(xié)調(diào)至關(guān)重要。通過FPGA實現(xiàn)安全的IEEE 1588v2是這一領(lǐng)域的重大進展,。

　　現(xiàn)代FPGA解決方案（如萊迪思CertusPro?-NX FPGA）通過復(fù)雜的硬件配置提供全面的定時支持,，包括PCIe x4 Gen 2支持、多個SFP以太網(wǎng)端口,、高級定時功能以及對IEEE 1588-2019技術(shù)規(guī)范和ITU-T配置文件（G.8265.1,、G8275.1、G.8275.2）的兼容支持,?；贔PGA的定時解決方案集成了網(wǎng)絡(luò)時鐘同步器（DPLL）、Stratum 3E OCXO和GNSS定時模塊等關(guān)鍵組件,，確保了整個網(wǎng)絡(luò)的精確同步,。

　　該實施方案通過HMAC-SHA256-128算法提供了源驗證、信息完整性和重放攻擊保護,，并采用了強大的密鑰管理和分發(fā)程序,，確保了共享機密在所有PTP節(jié)點的安全分發(fā)和可用性。

　　通過低功耗解決方案推進綠色電信

　　功耗已成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的一個重要考慮因素,。FPGA有助于創(chuàng)建更綠色的ORAN網(wǎng)絡(luò),，特別是在小基站部署中。FPGA可在L1/L2/L3和天線系統(tǒng)之間提供高效橋接,。例如,，低功耗和小尺寸FPGA可降低總體功耗和設(shè)計占用面積，并在使用PCIe和JESD接口時簡化熱管理要求,。

　　小蜂窩是5G ORAN網(wǎng)絡(luò)不可或缺的組成部分,，其部署成功與否在很大程度上取決于靈活、可重構(gòu)和低功耗的解決方案,。在小蜂窩設(shè)計中集成FPGA可在保持低功耗的同時實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,。這一點在現(xiàn)代小型蜂窩開發(fā)板中尤為明顯，這些開發(fā)板結(jié)合了多種功能，包括Layerscape?處理器,、基帶處理器和RFFE組件,，它們都通過FPGA技術(shù)進行協(xié)調(diào),。

　　FPGA的集成能力可將多種功能整合到單個芯片上,，從而減少BOM成本、簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計并降低要求變化和5G技術(shù)演進相關(guān)的成本和風(fēng)險,。這種集成對于提高小蜂窩部署的成本效益和擴大規(guī)模至關(guān)重要,。FPGA減少了管理電源和冷卻所需的額外組件，從而大大降低了總體擁有成本和對環(huán)境的影響,。

　　塑造電信業(yè)的未來

　　事實證明,，F(xiàn)PGA是實現(xiàn)開放、靈活和高效ORAN網(wǎng)絡(luò)愿景的基礎(chǔ),。FPGA將可重構(gòu)性,、處理能力和低功耗獨特地結(jié)合在一起，解決了現(xiàn)代電信基礎(chǔ)設(shè)施所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn),。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展,，F(xiàn)PGA將在實現(xiàn)新用例和滿足未來需求方面發(fā)揮越來越重要的作用。

　　上文提到的主要電信供應(yīng)商的成功案例表明,，F(xiàn)PGA不僅僅是理論上的解決方案,，而且是ORAN實施的實際推動因素。FPGA能夠支持安全,、高性能和高能效的操作,，因此對于希望部署靈活且面向未來的ORAN解決方案的網(wǎng)絡(luò)運營商來說，F(xiàn)PGA價值很大,。

　　展望未來,，通信行業(yè)必須繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中優(yōu)先考慮安全性、靈活性和可持續(xù)性,。FPGA為實現(xiàn)這些目標(biāo)奠定了基礎(chǔ),，同時支持通信行業(yè)向開放式、分解式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)過渡,。通過利用FPGA技術(shù),，網(wǎng)絡(luò)運營商可以構(gòu)建既安全又環(huán)保的ORAN網(wǎng)絡(luò)，為更環(huán)保,、更靈活的電信行業(yè)未來發(fā)展鋪平道路,。

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