憑藉5G與TSN 輕易實現工業場域的延遲控制

恩智浦半導體(NXP)產品及全球市場經理張嘉恆。

工業物聯網非常講究延遲(Latency)控制，自然需要對先進的通訊技術多所倚賴。著眼於此，恩智浦半導體(NXP)產品及全球市場經理張嘉恆及資深應用工程師酈大忠特別分別透過5G、TSN兩大方案，分別闡述如何實現無線及有線環境的延遲控制。

首先談到5G，其基站部署模式有二類，一是分散式，RU(天線射頻)與DU(基頻處理)各自運作，同一組DU前端可佈建多組RU；另一是Compact設計，將RU和DU體積縮小且置入同一設備，好處在於讓設備小型化、功率低，可簡化5G或企業專網的部署。而NXP今年(2020)的重點目標正是5G，致力協助用戶開發上述DU、RU、DU/RU合一等基站端產品，以及5G CPE設備。

張嘉恆說，無線通訊內含兩大核心技術，一是Physical Layer處理，另一是數據端處理。NXP選用DSP架構、支撐數學運算模式，以滿足Physical Layer處理需求，至於數據端部分，考量涉及協議棧，故選用通用處理器，以利執行完整的作業系統環境，也方便用戶開發Software Stack。

值得一提，從早期Motorola半導體、後來獨立為Freescale，直到2015年NXP購併Freescale，其間產品架構不斷迭代演進，從2007年的Multicore DSP，到2012年進化為兼可處理L1 PHY、L2 & Transport的Converged SoC，至此已能透過同一晶片同時處理Baseband與協議棧。以NXP最新一代支援5G的平台，提供蘊含單核、4核、8核、16核的晶片，涵蓋2~25G數據處理帶寬，希冀透過多核處理器有效支撐協議棧處理工作負荷。針對Baseband部分，NXP於2019年10月提供新一代DSP平台，也與O-RAN陣營的軟體領導廠商結盟，藉此構築為涵蓋5G軟體、Use Case/Test Case、RF設計...等等環節完整生態系，使OMD業者有所依循，有助加速產品開發。

不僅如此，NXP本身亦是O-RAN組織的會員，定期針對O-RAN標準、通聯標準發表建議，今年2月更提交Option 2 Proposal，增列All-in-One Femtocell規範。恩智浦半導體(NXP)資深應用工程師鄺大忠則對於現今在工業場域被用來融合OT/IT網路層、也將工業中原本普及的100Mbps頻段驟增為1Gbps的TSN(Time-Sensitive Networking)，內含許多小區塊，其中最基礎的部分為802.1AS，負責制定廣義的精確時鐘同步系統；再來較為重要的項目是802.1Qbv，用以強化流量排程。IEEE 802.1AS定義在精確時間協議(IEEE-1588)的基礎上，而兩者的最大區別在於802.1AS gPTP是一個完全基於二層網路，非IP路由的協議。

欲實現TSN，不論軟體、硬體皆需支援TSN功能。NXP提供的I.MXRT系列控制器為Arm-Based，內含GbE埠且支援TSN Stack/AVB Stack。至於可用來當做gPTP Bridge的LS1028A，則內含TSN交換器，最快傳輸速率為2.5Gbps、可向下相容，除了具備Network Forwarding能力，也由於配置GPU之故，同時兼具影像處理能力。總括而論，TSN是近來在工業界崛起的新技術，旨在營造低時延、低抖動的傳輸，現今支援的最大頻寬為1Gbps，且扭轉過去OT、IT分開傳遞的慣性，利用同一個網路支援OT/IT的Traffic流動，而NXP旗下所有產品皆支援TSN Features。