凭藉5G与TSN 轻易实现工业场域的延迟控制

恩智浦半导体(NXP)产品及全球市场经理张嘉恒。

工业物联网非常讲究延迟(Latency)控制，自然需要对先进的通讯技术多所倚赖。着眼于此，恩智浦半导体(NXP)产品及全球市场经理张嘉恒及资深应用工程师郦大忠特别分别透过5G、TSN两大方案，分别阐述如何实现无线及有线环境的延迟控制。

首先谈到5G，其基站部署模式有二类，一是分散式，RU(天线射频)与DU(基带处理)各自运作，同一组DU前端可布建多组RU；另一是Compact设计，将RU和DU体积缩小且置入同一设备，好处在于让设备小型化、功率低，可简化5G或企业专网的部署。而NXP今年(2020)的重点目标正是5G，致力协助用户开发上述DU、RU、DU/RU合一等基站端产品，以及5G CPE设备。

张嘉恒说，无线通讯内含两大核心技术，一是Physical Layer处理，另一是数据端处理。NXP选用DSP架构、支撑数学运算模式，以满足Physical Layer处理需求，至于数据端部分，考量涉及协议栈，故选用通用处理器，以利执行完整的操作系统环境，也方便用户开发Software Stack。

值得一提，从早期Motorola半导体、后来独立为Freescale，直到2015年NXP购并Freescale，其间产品架构不断迭代演进，从2007年的Multicore DSP，到2012年进化为兼可处理L1 PHY、L2 & Transport的Converged SoC，至此已能透过同一芯片同时处理Baseband与协议栈。以NXP最新一代支持5G的平台，提供蕴含单核、4核、8核、16核的芯片，涵盖2~25G数据处理带宽，希冀透过多核处理器有效支撑协议栈处理工作负荷。针对Baseband部分，NXP于2019年10月提供新一代DSP平台，也与O-RAN阵营的软件领导厂商结盟，借此构筑为涵盖5G软件、Use Case/Test Case、RF设计...等等环节完整生态系，使OMD业者有所依循，有助加速产品开发。

不仅如此，NXP本身亦是O-RAN组织的会员，定期针对O-RAN标准、通联标准发表建议，今年2月更提交Option 2 Proposal，增列All-in-One Femtocell规范。恩智浦半导体(NXP)资深应用工程师邝大忠则对于现今在工业场域被用来融合OT/IT网络层、也将工业中原本普及的100Mbps频段骤增为1Gbps的TSN(Time-Sensitive Networking)，内含许多小区块，其中最基础的部分为802.1AS，负责制定广义的精确时钟同步系统；再来较为重要的项目是802.1Qbv，用以强化流量排程。IEEE 802.1AS定义在精确时间协议(IEEE-1588)的基础上，而两者的最大区别在于802.1AS gPTP是一个完全基于二层网络，非IP路由的协议。

欲实现TSN，不论软件、硬件皆需支持TSN功能。NXP提供的I.MXRT系列控制器为ARM-Based，内含GbE埠且支持TSN Stack/AVB Stack。至于可用来当做gPTP Bridge的LS1028A，则内含TSN交换器，最快传输速率为2.5Gbps、可向下兼容，除了具备Network Forwarding能力，也由于配置GPU之故，同时兼具影像处理能力。总括而论，TSN是近来在工业界崛起的新技术，旨在营造低时延、低抖动的传输，现今支持的最大带宽为1Gbps，且扭转过去OT、IT分开传递的惯性，利用同一个网络支持OT/IT的Traffic流动，而NXP旗下所有产品皆支持TSN Features。