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編輯導(dǎo)讀：隨著5G時(shí)代的到來(lái)，對(duì)產(chǎn)品的智能化提出了更高的要求。本文作者撰寫了5G-IoT領(lǐng)域智能硬件產(chǎn)品的需求背景和5G智能硬件產(chǎn)品具體設(shè)計(jì)及智能硬件產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品方案，與你分享。

5G在軟件應(yīng)用上會(huì)有很多產(chǎn)品冒出，筆者先撰寫5G-IoT領(lǐng)域智能硬件產(chǎn)品的需求背景和5G智能硬件產(chǎn)品具體設(shè)計(jì)及智能硬件產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品方案。

一、綜述

為了滿足智慧家庭場(chǎng)景的5G產(chǎn)品發(fā)展需求，本產(chǎn)品通過在家庭網(wǎng)關(guān)融合5G能力，形成同時(shí)具有家庭網(wǎng)關(guān)接入能力和5G接入能力的一體化智能家庭接入終端，實(shí)現(xiàn)在家庭場(chǎng)景提供5G覆蓋。

5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)集成固定寬帶PON接入作為其回傳，沒有站址選取和建設(shè)維護(hù)等投入，因此部署5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)可以大大降低網(wǎng)絡(luò)投資；另外由于不需要網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，以及用戶自己供電等因素，事實(shí)上也大大降低運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資。

結(jié)合宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，由于小基站的部署可以減輕宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的壓力：即一旦用戶進(jìn)入小基站覆蓋范圍，就不再占用宏蜂窩的資源，這也間接減輕了對(duì)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)的投資壓力。

二、產(chǎn)品總體方案及規(guī)劃設(shè)計(jì)

2.1 5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)中的位置如下圖所示：

智慧家庭寬帶數(shù)據(jù)、小基站數(shù)據(jù)、網(wǎng)管數(shù)據(jù)通過VLAN隔離，家庭基站一體化架構(gòu)（包括RU+DU(L1/L2)+CU(RRC/RRM/PDCP/SDAP)）， 小基站網(wǎng)關(guān)只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)基站和核心網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)，可以通過家庭網(wǎng)關(guān)網(wǎng)管配置管理小基站（共網(wǎng)管），也可以通過電信專用TR069小基站網(wǎng)管管理小基站（獨(dú)立網(wǎng)管）。一體化架構(gòu)CU/DU不分離，優(yōu)點(diǎn)是區(qū)域的配置簡(jiǎn)化，降低成本。

2.2智能硬件設(shè)備形態(tài)和外部接口

5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)備是外觀簡(jiǎn)潔大方、易于安裝、放置穩(wěn)固的家用電信設(shè)備，支持平放和后背壁掛的安裝方式。

家庭網(wǎng)關(guān)和5G小基站融合智能產(chǎn)品設(shè)備形態(tài)定義如下：

2.3 產(chǎn)品系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)在邏輯上由5G小基站子系統(tǒng)、Wifi 6子系統(tǒng)、PON子系統(tǒng)等構(gòu)成，其中5G家庭小基站是融合5G家庭網(wǎng)關(guān)邏輯上的一部分，與家庭網(wǎng)關(guān)集成合設(shè)，采用內(nèi)部接口（PCIe）進(jìn)行互聯(lián)。系統(tǒng)方案如下圖所示：

5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)在寬帶系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提供5G的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)連接業(yè)務(wù)，通過PON/OLT設(shè)備接入到小基站網(wǎng)關(guān)，小基站網(wǎng)關(guān)設(shè)備分別接入到5G核心網(wǎng)控制面和UPF，并通過TR069網(wǎng)管設(shè)備進(jìn)行管理。

小基站家庭網(wǎng)關(guān)總功耗在30-35W，采用有利于散熱的總體ID/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩塊PCB板（WIFI6和PON共板，5G SmallCell一塊PCB板），立式ID有利于對(duì)流散熱，也有利于多個(gè)天線的設(shè)置。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

ID設(shè)計(jì)

2.4 產(chǎn)品整體功能設(shè)計(jì)

5G小基站子系統(tǒng)支持3GPP SA(Stand Alone)架構(gòu)組網(wǎng)，小基站通過NGAP接口同5G核心網(wǎng)之間建立連接。

1. 支持下行2天線發(fā)射，每小區(qū)最大2流；支持上行2天線接收，每小區(qū)最大2流。
2. 上下行頻段應(yīng)至少支持3300MHz-3400MHz、3400MHz-3500MHz波段，支持系統(tǒng)帶寬100MHz。
3. 支持下行調(diào)制方式： QPSK、16QAM、64QAM、256QAM；支持上行調(diào)制方式：π/2-BPSK、QPSK、16QAM、64QAM。
4. 層2功能支持MAC層、RRC層、PDCP層和SDAP層功能，詳見3GPP相關(guān)章節(jié)。

2.4.1 HARQ

系統(tǒng)支持的下行和上行最大重傳次數(shù)可通過網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行配置。支持上下行異步HARQ。

2.4.2 隨機(jī)接入

系統(tǒng)能夠配置 PRACH 使用的時(shí)頻資源、 PRACH 配置、隨機(jī)前導(dǎo)格式和本小區(qū)使用的 PRACH 序列組等參數(shù)。

系統(tǒng)支持為小區(qū)中的 UE 配置可用的 PRACH 序列組，包括根序列和循環(huán)位移版本，能夠向 UE 發(fā)送隨機(jī)接入反饋確認(rèn)（Random Access Response Grant）。

系統(tǒng)支持根據(jù)小區(qū)覆蓋范圍，配置邏輯根序列索引、零相關(guān)區(qū)間(Ncs)參數(shù)。

2.4.3 無(wú)線資源管理與調(diào)度

下行物理信道資源分配支持Type 0和Type 1的分配方式，支持下行鏈路自適應(yīng)，根據(jù)信道質(zhì)量、反饋等信息自適應(yīng)調(diào)整編碼等級(jí)。

上行物理信道資源分配支持Type 0和Type 1的分配方式，支持上行鏈路自適應(yīng)，根據(jù)信道質(zhì)量、反饋等信息自適應(yīng)調(diào)整編碼等級(jí)。

上下行調(diào)度算法支持最小周期為slot的動(dòng)態(tài)調(diào)度。

支持上下行頻選、非頻選調(diào)度。

2.4.5 功率控制

支持對(duì)下行的CSI-RS、PDCCH、PDSCH和SSB做靜態(tài)功率配置。

支持上行的PUSCH、PUCCH、PRACH的功率控制。

支持msg3的功率控制。

支持功率控制參數(shù)P0、alpha等可配。

2.4.6 RRC層功能

2.4.6.1 系統(tǒng)消息

能夠向UE發(fā)送必需的基本的系統(tǒng)消息和其他消息。

2.4.6.2 RRC

系統(tǒng)支持RRC連接功能，包括：

• RRC連接的建立、重配、重建及釋放
• 數(shù)據(jù)承載建立、重配和釋放
• RRC的狀態(tài)轉(zhuǎn)換

2.4.6.3 安全

支持對(duì)信令的完整性保護(hù)(NIA 0/1/2/3算法)和空口加密功能(NEA 0/1/2/3算法)

2.4.6.4 尋呼

系統(tǒng)支持從網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的尋呼功能。

2.4.6.5 承載

• 支持SRB0， SRB1， SRB2的建立與釋放。
• 支持DRB的建立和釋放，支持給每個(gè)UE建立8個(gè)DRB，每個(gè)DRB可獨(dú)立配置RLC模式。
• 支持PDU session的建立、釋放和修改。

小基站應(yīng)支持如下承載：

2.4.6.6 QoS

支持基于不同業(yè)務(wù)的差異化服務(wù)。

支持用戶優(yōu)先級(jí)的差異化服務(wù)。

2.4.6.7 測(cè)量

支持基于SSB和CSI-RS的RSRP、RSRQ和SINR的同頻與異頻測(cè)量。

支持基于CSI-RS和SRS做信道質(zhì)量測(cè)量。

2.4.6.8 移動(dòng)性管理

支持系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間的移動(dòng)性管理，包括小區(qū)選擇、小區(qū)重選、同頻切換、異頻切換等。

支持鄰區(qū)切換優(yōu)化，支持在小基站網(wǎng)關(guān)上配置并分別控制每個(gè)5G小基站覆蓋區(qū)域內(nèi)接入終端的允許切換目標(biāo)鄰區(qū)列表，以避免不必要的切換或乒乓切換。

支持通過相關(guān)性能指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)評(píng)估，用于自動(dòng)配置和優(yōu)化調(diào)整上述小基站覆蓋區(qū)域內(nèi)接入終端的允許切換目標(biāo)鄰區(qū)列表。相關(guān)性能指標(biāo)可包括但不限于以下指標(biāo)：

• 切換成功率
• 切換次數(shù)
• 乒乓等異常切換次數(shù)
• 鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)次數(shù)

2.4.7 RF指標(biāo)

2.4.7.1 發(fā)射功率

設(shè)備的5G通道標(biāo)稱發(fā)射功率（單通道）支持125mW(21dBm)。

基站發(fā)射功率的動(dòng)態(tài)范圍在正常條件下為標(biāo)稱功率±2dB范圍內(nèi)，在極端條件下為標(biāo)稱功率±2.5dB范圍內(nèi)。

2.4.7.2 RE功率控制動(dòng)態(tài)范圍

RE功率控制動(dòng)態(tài)范圍滿足下表的要求：

2.4.7.3 總發(fā)射功率動(dòng)態(tài)范圍

在100Mhz帶寬下，基站的總發(fā)射功率動(dòng)態(tài)范圍大于等于24.3dB。

2.4.7.4 發(fā)射機(jī)關(guān)斷功率

發(fā)射關(guān)斷功率必須低于-85dBm/MHz，發(fā)射機(jī)開關(guān)變換期小于10us。

2.4.7.5 頻率誤差

頻率誤差是指，基站的實(shí)際發(fā)射頻率和分配頻率之間的誤差。相同的源被用作射頻頻率 和數(shù)字時(shí)鐘產(chǎn)生。測(cè)試周期需超過一個(gè)子幀的周期（1ms）。

頻率誤差性能要求小于±0.1ppm 。

2.4.7.6 矢量幅度誤差EVM

矢量幅度誤差是測(cè)試經(jīng)過均衡器之后的實(shí)際測(cè)試信號(hào)和理想信號(hào)之間的差值。這個(gè)差值被稱作矢量誤差。

對(duì)于不同調(diào)制方式的PDSCH的EVM值應(yīng)該優(yōu)于下表中所給出的限值。

2.4.7.7 鄰道泄漏比（ACLR）

鄰道抑制比（ACLR）是指，以分配的信道頻率為中心頻率的載波平均功率與相鄰的信 道頻率為中心頻率的載波平均功率的比值。該性能要求適用于當(dāng)發(fā)射機(jī)處于發(fā)射開階段的設(shè)備。

ACLR的定義中使用了平方濾波器，其帶寬等于發(fā)射信號(hào)的發(fā)射帶寬配置（BWConfig）， 以分配的信道頻率為中心頻率。

ACLR的限值為45dB。

2.4.7.8 頻譜發(fā)射模板

工作頻帶發(fā)射功率不應(yīng)超過下表中的值。

2.4.7.9 雜散發(fā)射

雜散發(fā)射的功率不應(yīng)該超過下表中的限值。

根據(jù)工信部無(wú)線電管理局下發(fā)工信部無(wú)函（2018）86號(hào)函要求，基站在3.5GHz頻段帶外 輻射應(yīng)滿足下表要求。

2.4.7.10 參考靈敏度

參考靈敏度功率電平PREFSENS是指，在指定參考測(cè)量信道配置下，基站天線連接器接收到 滿足吞吐量性能要求的最小平均功率。

100Mhz帶寬的G- FR1-A1-5參考測(cè)量信道的參考靈敏度為-87.6dBm

2.4.7.11 接收動(dòng)態(tài)范圍

接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍是指，當(dāng)在接收信道帶寬內(nèi)存在一個(gè)干擾信號(hào)時(shí)，接收機(jī)接收一個(gè)有用 信號(hào)的能力。在特定參考測(cè)量信道下，吞吐量應(yīng)該滿足一定的要求，動(dòng)態(tài)范圍性能要求中的 干擾信號(hào)類型是AWGN信號(hào)。

設(shè)備接收的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)該滿足下表的要求。

2.4.7.12 信道內(nèi)選擇性（ICS）

信道內(nèi)選擇性（ICS）是指，當(dāng)存在一個(gè)具有大功率譜密度的干擾信號(hào)時(shí)，接收機(jī)在分 配的資源塊接收有用信號(hào)的能力。

在特定參考測(cè)量信道下，吞吐量應(yīng)該大于等于對(duì)應(yīng)參考測(cè)量信道最大吞吐量的95%。干 擾信號(hào)應(yīng)是NR信號(hào)。

設(shè)備ICS的要求滿足下表的要求。

2.4.7.13 鄰道選擇性（ACS）和窄帶阻塞

鄰道選擇性（ACS），當(dāng)存在一個(gè)與有用信號(hào)間隔指定頻率的相鄰信道的信號(hào)時(shí)，接收 機(jī)接收在指定信道頻率上的有用信號(hào)的能力。

在特定參考測(cè)量信道下，吞吐量應(yīng)該大于等于對(duì)應(yīng)參考測(cè)量信道最大吞吐量的95%。干擾信號(hào)應(yīng)是NR信號(hào)。

設(shè)備的鄰道選擇性滿足下表要求。

2.4.7.14 帶內(nèi)阻塞

設(shè)備的窄帶阻塞性能要求：有用信號(hào)平均功率-81.6dBm，干擾信號(hào)平均功率-41dBm。

2.4.7.15 帶外阻塞

設(shè)備的一般阻塞要求滿足下表要求。

2.4.8 同步要求

小基站應(yīng)支持時(shí)間同步和頻率同步，且同步精度必須滿足：

• 小區(qū)間空口相位誤差必須小于±1.5us，最大3 us；
• 在任何1個(gè)子幀（1ms）的時(shí)間內(nèi)，小基站輸出信號(hào)的頻率誤差必須在±0.1 ppm范圍內(nèi)。
• 支持通過PON時(shí)鐘進(jìn)行同步（小基站和家庭網(wǎng)關(guān)合設(shè)時(shí)必須支持）；

2.4.9 VoNR支持

小基站系統(tǒng)應(yīng)支持5G VoNR功能，并基于標(biāo)準(zhǔn)的5QI進(jìn)行話音業(yè)務(wù)QoS保障。

2.4.10 安全回傳

小基站支持和安全網(wǎng)關(guān)之間通過IPSec建立安全的傳輸通道。鑒權(quán)支持EAP-AKA、IKEv2協(xié)議，支持X.509數(shù)字證書鑒權(quán)和PSK鑒權(quán)。

2.4.11 系統(tǒng)容量

支持1個(gè)2T2R或4T4R、100MHz帶寬小區(qū)的處理能力。

支持32個(gè)激活用戶和64個(gè)連接用戶。

2.4.12 峰值速率

2T2R：系統(tǒng)配置為100MHz帶寬，2.5ms雙周期子幀配比情況下，單用戶下行峰值速率不低于600Mbps，單用戶上行峰值速率不低于250Mbps。

4T4R：系統(tǒng)配置為100MHz帶寬，2.5ms雙周期子幀配比情況下，單用戶下行峰值速率不低于1.2Gbps，單用戶上行峰值速率不低于250Mbps。

2.4.13 支持網(wǎng)絡(luò)切片

2.4.14 支持IPv6

小基站在IPSec隧道外層應(yīng)支持IPv4單棧、IPv6單棧、IPv4和IPv6雙棧，以實(shí)現(xiàn)和小基站網(wǎng)關(guān)通信。

小基站在IPSec隧道內(nèi)層也同時(shí)應(yīng)支持IPv4單棧、IPv6單棧、IPv4和IPv6雙棧，以實(shí)現(xiàn)和核心網(wǎng)通信

• Wi-Fi子系統(tǒng)支持Wi-Fi6標(biāo)準(zhǔn)，并且支持2.4GHz及5GHz頻段（2*2 2.4G 11ax + 2*2 5Ghz 11ax）。
• PON子系統(tǒng)10G PON回傳，4個(gè)LAN口。
• 支持滿足《中國(guó)電信智能家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)要求》規(guī)范要求。
• 環(huán)境要求

設(shè)備應(yīng)在下表所列環(huán)境條件下正常工作，且整機(jī)外殼任意點(diǎn)相對(duì)于環(huán)境的溫度升高應(yīng)不大于20℃。

2.4.15 可靠性要求

年故障率低于2%。

2.4.16 抗電磁干擾能力

滿足《中國(guó)電信家庭網(wǎng)關(guān)總體技術(shù)要求》

2.4.17 本身產(chǎn)生的電磁干擾要求

滿足《中國(guó)電信家庭網(wǎng)關(guān)總體技術(shù)要求》

2.4.18 過壓過流保護(hù)

滿足《中國(guó)電信家庭網(wǎng)關(guān)總體技術(shù)要求》

2.4.19 安全要求

家庭小基站設(shè)備具備漏洞軟件升級(jí)的能力，可以由網(wǎng)管系統(tǒng)根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程打補(bǔ)丁。其他安全要求滿足國(guó)家信息技術(shù)設(shè)備安全相關(guān)要求，以及《中國(guó)電信家庭網(wǎng)關(guān)總體技術(shù)要求》的相關(guān)安全要求。

三、智能硬件功能實(shí)現(xiàn)解決方案

3.1 5G小基站家庭網(wǎng)關(guān)智能硬件系統(tǒng)組成

3.1.1 5G NR小基站硬件子系統(tǒng)

5G NR小基站硬件子系統(tǒng)硬件組成如下圖所示，采用基于高通SOC套片(FSM10056+SDR9000)的一體化基站方案，協(xié)議棧(L2)運(yùn)行在NXP的4*A53 @1.6Ghz CPU LS1043上，基帶芯片F(xiàn)SM10056是符合Sub-6G標(biāo)準(zhǔn)（3GPP Rel 15 5G NR）的物理層基帶處理器，支持Sub-6G TDD模式，采用10ns工藝；集成Arm Cortex-A7處理器，主頻800 MHz；集成Qualcomm? Hexagon? DSP處理器，主頻866Mhz；集成2Gbit LPDDR4x內(nèi)存，速率1.33G。

基站的回傳通過SGMII/SGMII連到PON系統(tǒng)，基站的同步通過PON系統(tǒng)的1PPS和TOD輸出，基站同時(shí)支持GPS/北斗同步以及IEEE1588同步。

小基站子系統(tǒng)規(guī)格如下：

3.1.2 WIFI6智能硬件子系統(tǒng)

10G PON硬件子系統(tǒng)如下圖所示，采用Broadcom的BCM68560 SOC系統(tǒng)，并且采用Semtech 的GN28L95 Driver 芯片的PON系統(tǒng)解決方案。

10G PON硬件子系統(tǒng)，通過Serdes接口連到SOC系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)提供上下行通道，10G PON硬件子系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

?

10G PON子系統(tǒng)規(guī)格指標(biāo)如下：

3.1.3 10G PON智能硬件子系統(tǒng)

10G PON硬件子系統(tǒng)如下圖所示，采用Broadcom的BCM68560 SOC系統(tǒng)，并且采用Semtech 的GN28L95 Driver 芯片的PON系統(tǒng)解決方案。

10G PON硬件子系統(tǒng)，通過Serdes接口連到SOC系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)提供上下行通道，10G PON硬件子系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

10G PON子系統(tǒng)規(guī)格指標(biāo)如下：

3.2 5G小基站智慧家居網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)組成

3.2.1 時(shí)鐘同步系統(tǒng)

小基站支持時(shí)間同步和頻率同步，且同步精度滿足：小區(qū)間空口相位誤差小于±1.5us，最大3 us；在任何1個(gè)子幀（1ms）的時(shí)間內(nèi)，小基站輸出信號(hào)的頻率誤差在±0.1 ppm范圍內(nèi)。

本產(chǎn)品設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，在OLT側(cè)由外部高精度時(shí)鐘/1588服務(wù)器作為系統(tǒng)的時(shí)鐘源，OLT板卡上的1588 Client同1588服務(wù)器同步獲取ToD和1PPS，小基站家庭網(wǎng)關(guān)PON子系統(tǒng)從光信號(hào)中提取恢復(fù)時(shí)鐘，并將系統(tǒng)的1PPS和TOD輸出給小基站。時(shí)鐘同步系統(tǒng)如下圖所示：

3.2.2 5G小基站OAM系統(tǒng)

OAM負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理和維護(hù)，系統(tǒng)框架如下：

OAM系統(tǒng)框圖

5G小基站OAM系統(tǒng)支持統(tǒng)一規(guī)劃（組網(wǎng)方式，初始網(wǎng)管的配置，安全證書等）、統(tǒng)一網(wǎng)管（統(tǒng)一的軟件，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，統(tǒng)一的配置）、融合網(wǎng)管（和家庭網(wǎng)關(guān)管理系統(tǒng)的有機(jī)融合，減少系統(tǒng)復(fù)雜性）。

支持基于WebUI的本地管理維護(hù)界面和基于TR069的遠(yuǎn)程管理維護(hù)界面。WebUI和TR069兩種方式都支持下列的管理維護(hù)功能.用戶側(cè)管理通過web方式提供管理服務(wù)，只對(duì)小基站自身的基本運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，管理功能包括：

設(shè)備狀態(tài)查看：能夠查詢當(dāng)前小基站設(shè)備的性能占用情況，包括CPU利用率（以主CPU為準(zhǔn)）、內(nèi)存利用率、當(dāng)前設(shè)備總體上下行速率（單位Mbps）、信號(hào)質(zhì)量（RSRP等）、當(dāng)前發(fā)射功率（毫瓦計(jì)）；

設(shè)備管理：當(dāng)前設(shè)備的接入數(shù)量、去激活某個(gè)接入用戶、發(fā)射功率設(shè)置（分為50mW、125mW、200mW、250mW等，默認(rèn)125mW）、設(shè)備重啟等。

Web服務(wù)：提供用戶側(cè)自管理的web能力，以及后續(xù)的管理權(quán)限升級(jí)能力。

網(wǎng)管側(cè)管理通過網(wǎng)管接口提供管理能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小基站的全部管理，包括用戶側(cè)相關(guān)的管理。主要包括：

告警管理：實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)內(nèi)部生成的各種告警信息，包括硬件故障告警、硬件溫度過高告警、軟件故障告警、家庭網(wǎng)關(guān)模塊故障、光纖接口故障、發(fā)射功率過低（低于50mW提示一般告警）、干擾較大（SINR、干擾電平大于某個(gè)閾值時(shí)觸發(fā)）告警、接入終端數(shù)超限告警（根據(jù)網(wǎng)管下發(fā)接入數(shù)量閾值觸發(fā)）等。

配置管理：通過網(wǎng)管下發(fā)統(tǒng)一配置，如發(fā)射功率的統(tǒng)一配置、接入終端數(shù)量限制的統(tǒng)一配置；

遠(yuǎn)程升級(jí)：可以根據(jù)網(wǎng)管規(guī)劃的遠(yuǎn)程升級(jí)策略，觸發(fā)遠(yuǎn)程升級(jí)，支持的策略包括：地理區(qū)域升級(jí)策略；時(shí)間段升級(jí)策略、設(shè)備類型升級(jí)策略。

權(quán)限管理：能夠通過遠(yuǎn)程配置的方式，對(duì)用戶側(cè)管理的功能權(quán)限進(jìn)行開啟或則限制，能夠通過遠(yuǎn)程配置調(diào)整某項(xiàng)管理功能為全部開啟或全部關(guān)閉。

其他管理參照設(shè)備技術(shù)要求和網(wǎng)管規(guī)范。

3.2.3 5G小基站協(xié)議棧軟件

5G小基站軟件系統(tǒng)框圖

5G一體化基站協(xié)議棧軟件分為兩部分：

• L3 Control Plane(RRC/RRM/NGAP/XNAP/SON)
• L2和User Plane(SDAP/PDCP/RLC/MAC/Scheduler)

軟件模塊概要說明：

• L3控制面包括RRC/RRM/SON等組件，運(yùn)行在OSA抽象層之上；
• 為了滿足5G高速率，低延遲的要求，L2和用戶面的代碼運(yùn)行在DPDK平臺(tái)之上；
• CPU Core分成Master和Worker等2種
• 1個(gè)Master Core（可以是Linux系統(tǒng)core），運(yùn)行管理軟件模塊
• 1個(gè)Worker Core運(yùn)行跟接口有關(guān)的處理(eth,PCIe,加密)
• 1個(gè)或多個(gè)Worker Core運(yùn)行實(shí)際的業(yè)務(wù)處理，比如調(diào)度器，RLC
• DPDK接管回傳網(wǎng)卡硬件和加密加速硬件，支持VLAN
• 創(chuàng)建一個(gè)RawDevice或一個(gè)Service，包裝Modem的DP/MHI/PCIe接口
• 構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)化IP V4/V6棧，支持ARP，ICMP，nDisc，分段，路由，轉(zhuǎn)發(fā)
• 業(yè)務(wù)層的包只處理IP/UDP/GTP-U，其他的業(yè)務(wù)層IP包(TCP/SCTP等)通過KNI接口發(fā)送到Linux內(nèi)核處理，從內(nèi)核收到的包根據(jù)路由表和ARP表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理

3.2.4 小基站網(wǎng)關(guān)和5G核心網(wǎng)/OLT的接口

5G家庭小基站通過標(biāo)準(zhǔn)N1、N2接口與核心網(wǎng)控制面互聯(lián)，并經(jīng)由小基站網(wǎng)關(guān)進(jìn)行信令收斂，通過標(biāo)準(zhǔn)N3接口與核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)面UPF互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)用戶面數(shù)據(jù)的交互。

5G小基站子系統(tǒng)與5GC接口

3.2.5 智能家庭網(wǎng)關(guān)軟件功能設(shè)計(jì)

PON網(wǎng)關(guān)部分的軟件功能將完全滿足《中國(guó)電信智能家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)要求》。

下圖中，ITMS+（增強(qiáng)型終端綜合管理系統(tǒng)）是家庭網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)的部署和控制平臺(tái)，也是家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程管理平臺(tái)，通過它既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)上的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻、QoS等功能進(jìn)行部署、管理和控制；又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程狀態(tài)查詢、故障管理、設(shè)備配置和軟件升級(jí)。EMS（網(wǎng)元管理系統(tǒng)）用于PON上行家庭網(wǎng)關(guān)PON接口相關(guān)的物理層及鏈路層的配置及管理。手機(jī)APP、智家平臺(tái)作為互聯(lián)網(wǎng)操控體驗(yàn)的管理手段，為用戶提供智能家庭網(wǎng)關(guān)及智能應(yīng)用的全新配置管理方式。IPTV業(yè)務(wù)平臺(tái)提供IPTV、終端桌面、應(yīng)用市場(chǎng)、IPTV 增值業(yè)務(wù)、智能增值應(yīng)用等服務(wù)。Cloud VR業(yè)務(wù)平臺(tái)提供VR增值業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。

家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各種終端通過智能家庭網(wǎng)關(guān)的用戶側(cè)接口與智能家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，智能家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)經(jīng)過其的數(shù)據(jù)和應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、控制和管理，并通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口與業(yè)務(wù)平臺(tái)、ITMS+、智家平臺(tái)、機(jī)頂盒終端管理平臺(tái)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的通信，提供各種可管理、可控制的應(yīng)用。

3.2.6 安全設(shè)計(jì)

為確保合法的一體化小基站接入網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)相關(guān)安全要求，一體化小基站支持標(biāo)準(zhǔn)的證書安全管理架構(gòu)，一體化小基站由設(shè)備商預(yù)先提供一個(gè)公私密鑰對(duì)，并且具有預(yù)置公鑰的設(shè)備簽名的證書，一體化小基站對(duì)獲取的密鑰或證書等安全信息應(yīng)存儲(chǔ)在通用芯片安全區(qū)域，只允許寫入安全密鑰或證書，不允許向外讀出密鑰或證書等信息，安全區(qū)域架構(gòu)基于芯片廠家或ARM的Trust Zone架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于安全證書獲取及認(rèn)證流程，需遵循一體化家庭小基站設(shè)備技術(shù)要求和安全管理要求。示意圖如下：

3.2.7 擴(kuò)展性設(shè)計(jì)

3.2.7.1 協(xié)議棧軟件更換擴(kuò)展性

一體化小基站在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)L1層軟件進(jìn)行接口封裝，把高通封閉接口進(jìn)行二次封裝，使小基站具備裝載中國(guó)電信自有L2和L3層軟件的能力。

圖示如下：

3.2.7.2 芯片兼容擴(kuò)展性

L1層設(shè)計(jì)應(yīng)具備對(duì)專用芯片進(jìn)行替換的軟件基礎(chǔ)，具備同時(shí)采用多家ARM架構(gòu)專用芯片的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

一個(gè)智能硬件PM不同于C端PM，智能硬件PM需要懂得產(chǎn)品的具體參數(shù)，并撰寫出具體產(chǎn)品頻數(shù)設(shè)計(jì)否則工程師無(wú)法撰寫編碼；另外智能硬件PM還要懂得產(chǎn)品的定義和用戶對(duì)于產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)功能的落地設(shè)計(jì)。

本文是筆者帶領(lǐng)的5G-AIoT團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)智能硬件產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)智慧家居產(chǎn)品?？梢越o智能硬件產(chǎn)品經(jīng)理起到示范參考的標(biāo)本。

#專欄作家#

連詩(shī)路，公眾號(hào)：LineLian。人人都是產(chǎn)品經(jīng)理專欄作家，《產(chǎn)品進(jìn)化論：AI+時(shí)代產(chǎn)品經(jīng)理的思維方法》一書作者，前阿里產(chǎn)品專家，希望與創(chuàng)業(yè)者多多交流。

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