5G分布式数据平台将数据处理、存储和通信置于架构层次结构

由于5G高频带的信号传输受到墙壁/障碍物的阻碍，高频带5G可能只适用于体育场等地区(图源:AlidaLatham/DanitaDelimont-stockFPGA还可以轻松扩展，让供应商打造不同的产品级别，比如分别处于不同的价格和价值点，具有不同的灵活性和处理能力级别。

5G是蜂窝互联的下一个前沿领域，但新一代网络技术不仅下载更快，延迟更短。5G更高的带宽和更全面的垄断范围有望开拓手机以外的许多新的互联应用程序，从笔记本电脑到手持物联网设备，以及汽车和大规模工业的实现。

据业界预测，随着4G设备向5G转移，1920年代中期5G用户将超过10亿人。但是，过渡到5G需要大量投入新的蜂窝基础设施。5G结构和以前的实现方式有实质性的变化。推进这些变化是从第四代发展而来的5G重要特征。

我们将回顾这些关键特性，BUL89随后看一下它们将如何影响典型性的5G系统数据平台架构，探索各层面的数据平台实现期权，进而确定典型性的实现期权。我们还将详细了解中型数据平台的例子，以确定关键的设计选择和折扣方案。

5G特性驱动实施结构。

低频带5G基站信号塔的工作频率范围与4G手机相似(600MHz至850MHz)，提供相似范围和下载速度(30Mbit/s至250Mbit/s)。因此，世界上许多地区已经淘汰了低频带5G。中频带5G塔使用约2.5GHz至3.7GHz之间的微波，将下载速度显着提高到100Mbit/s-900Mbit/s的范围，同时扩大覆盖范围数英里。在大城市和其他人口密集的地区，中频带5G塔已经很普遍，很快就有可能成为世界标准。

高频带5G目前工作在25GHz-39GHz范围内，其下载速度相当于有线网络服务，约为1Gbps。但是，高频带5G确实有限。25GHz-39GHz的工作范围是毫米波(mmW)的低频带。毫米波的范围比微波有限，这意味着高频带5G需要更小的单元复盖与中频带5G相同的面积。墙壁和家用电器等物理障碍物也有可能限制高频带的5G连接性。毫米波也不能很好地绕过立体物。高频段5G的成本也比低频技术高很多。因此，在不久的将来，高频带5G可能会局限于相对宽敞的大型设施，如音乐会场馆和体育场。

5G数据平台金字塔

在确定具体实现的5G级别时，必须考虑覆盖范围、所需下载速度和成本效率等因素。5G分布式数据平台将数据处理、存储和通信置于架构层次结构的各个层次，优化成本、耗电量、网络性能、工作距离和用户特点。最接近网络边缘的是小平台，可以复盖建筑物和设施内数十米的范围。常见的例子包括大楼自动化、安全、工厂现场模块监视和控制。边缘设备的上级是聚合平台，将所有边缘设备聚合在一起，在约100米的距离内整合和优化数据流量。这些设备通常处于大楼和小型园区水平，可以分析、过滤、合并、确定优先级，有时需要人工智能(AI)。

中级平台位于大型中央数据中心(核心)以提供更快的响应速度。这些响应通常基于算法，核心选择和定期更新。这些平台提供了更接近边缘的平台所需的实时控制。这些平台提供的数据分析和跟踪可以为平台提供商带来价值和新的收入来源。预测维护、材料跟踪和路由、系统管理、数据流量负荷平衡等操作节约的成本可以传达给用户(可以扣除预约费和一定比例的优惠)。

大数据运算在核心数据中心平台上运行。这些海量的数据处理和存储设施具有多年运行的历史和复杂的机械学习算法，为中间平台提供优化过滤器和流程编程，实现快速应对，为客户提供增值服务。

评价不同类型的数据中心平台。

5G层次结构的各个层次对设计者提出了不同的要求和权衡

小型平

小型平台是系统中成本、占有空间和消耗电力最受限制的要素。它们应具有安装方便、寿命中等特点，因为每个聚合平台都需要几个这样的平台。在这个水平上，可以利用MCU来实现。因为提供了必要的低成本、低功耗、小占有空间，灵活性和处理能力的牺牲很小。

聚合平台

聚合平台对灵活性、处理能力、中间存储和安全性的要求很高。采用现场可编程门阵列(FPGA)可以提供最大的灵活性和处理能力。因为可以根据新的协议、新的AI算法或者给客户带来新的附加价值，重新编程基础硬件。FPGA还可以轻松扩展，让供应商打造不同的产品级别，比如分别处于不同的价格和价值点，具有不同的灵活性和处理能力级别。

中间平台。

中间平台需要最高水平的原始处理能力、安全性和灵活性，可以牺牲成本、功耗和占用空间。在这个水平上，内存保护单元(常用操作的原始处理能力)和FPGA(灵活性和适应性)的组合是最好的实现方法。甚至可以根据需要实时重新编程FPGA，以响应更多关键功能，如视频处理、加密、解密、搜索和滤波。AI算法可以通过分析占有率、流量模式、天气等重要指标中发现的线索来预测这样的需求。

聚合平台是如何工作的？

让我们看看中端聚合平台如何在设备中实现重要功能。通过将FPGA和单片机配合使用，设备可以从MCU开始操作，为启动和安全更新提供已知的安全起点。这种信任根源采用强大、受保护的加密、解密和安全密钥存储操作，阻止黑客和病毒接管系统。MCU还可以处理通信、数据包处理、视频处理、压缩和存储效率等标准操作。片上FPGA硬件可用于不常见但需要大量处理能力的操作，使MCU腾出时间来完成必须及时完成的常用操作。FPGA可用于数字过滤器、图像处理、图像识别和类似的特殊操作，可与人工智能和机器学习算法相结合，根据需要预测和编程硬件。随着时间的推移，可以从中间和核心平台识别、创建和下载新算法，进一步优化性能，为平台提供商创造新的收入流动，为客户节约成本。

结论

5G意味着云、芯、缘的融合。但是，重要的是，这些要素中的每一个都需要在正确类型的基础设施上运行(或者可以使用正确类型的基础设施)。边缘计算对5G有多重要，总是需要核心。但是，随着5G连接的激增和5G互换设备数量的增加，这些设备对中小型分布式数据中心平台的需求也在增加。从核心到边缘的计算将成为5G时代的标志。这将是一个万物互联的世界，从空调和冰箱到飞机、火车和汽车，都和手机一样连接到同一个蜂窝网络。