網(wǎng)關(guān)中的瑞士軍刀-動態(tài)講解新一代5G智能網(wǎng)關(guān)3.0的探索與應(yīng)用
網(wǎng)關(guān)
2021-01-26 13:16:00
網(wǎng)關(guān)
工業(yè)網(wǎng)關(guān)
5G智能網(wǎng)關(guān)
4G網(wǎng)關(guān)
從上圖可以看出不管是外接口的數(shù)量還是外殼材質(zhì)來看，相較于飛凌嵌入式之前的5G網(wǎng)關(guān)還是有很大的差別。下面跟著小編一起了解下它的主要特點：
1、內(nèi)置高性能、高算力CPU，邊緣計算能力強大；
2、工業(yè)級設(shè)計與防護，穩(wěn)定性更強；
3、良好的散熱能力無需風(fēng)扇，適用面更廣；
4、多路通訊、控制與采集接口，功能更豐富；
5、模組全部采用M.2與miniPCIE接口，適配性好，選配靈活；
6、豐富的第三方組件與協(xié)議，方便二次開發(fā)與易維護；
綜合上述特點不難看出FCU2303嵌入式控制單元是一款高度集成的5G智能通信網(wǎng)關(guān)。
很多人都說這款是網(wǎng)關(guān)中的瑞士軍刀，為了讓大家能夠有更直觀的認(rèn)識和感受，接下來請跟著小編，一起來深入了解下這款5G智能網(wǎng)關(guān)3.0都有哪些過人之處。
一、雙處理器，兼容模式
FCU2303 5G智能網(wǎng)關(guān)采用NXP LS1046A與LS1043A處理器兼容設(shè)計，這樣設(shè)計的好處是什么？不同配置會有不同數(shù)量的接口以及不同的成本？
小編簡單介紹一下這兩款芯片的性能參數(shù)：
LS1046A 四核ARM Cortex-A72處理器，主頻支持1.8GHz 2GB DDR4 RAM，數(shù)據(jù)吞吐量最高可達2.1GT/s，高達45000 CoreMark分值的性能。
LS1043A四核ARM Cortex-A53處理器, 主頻16.GHz 2GB DDR4 RAM，提供超過10 Gbps的性能，CoreMark跑分在26000以上。
單看這些數(shù)據(jù)還是不太直觀，通過NXP的A72與A53對比X86數(shù)據(jù)來了解一下這兩款處理器的性能；
For non-networking loads
A72 cores = Xeon-D thread
A53 cores = Atom cores
For networking loads
A72 cores > Xeon-D thread
A53 cores > Atom cores
從以上數(shù)據(jù)可以看出，在無網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況下，A72核的算力和志強移動端處理器1527算力一致，A53核算力與阿童木處理器算力一致，
當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的情況下，A72與A53的算力均大于以上x86的兩款處理器，原因就在于LS1043A與LS1046A內(nèi)置的DPAA硬件網(wǎng)絡(luò)加速引擎，
當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的時候不需要占用CPU的資源，在加速網(wǎng)絡(luò)吞吐的同時，降低CPU占用率。
二、網(wǎng)關(guān)中的瑞士軍刀
從FCU2303的接口外觀可以看到，網(wǎng)關(guān)具備多路通訊網(wǎng)口、控制、采集端口，右邊部分是標(biāo)配8路獨立MAC地址的千兆以太網(wǎng)接口，左邊是連接工業(yè)設(shè)備的通訊接口。
1、8路千兆網(wǎng)絡(luò)
8路千兆網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)需要做數(shù)量的增減，可配置為8路、6路、4路、2路、0路。
2、擴展模塊設(shè)計
支持8組端子形式的 RS485、RS232接口（4路復(fù)用，4路RS485）， 2組DI數(shù)字量輸入，2組繼電器輸出，方便數(shù)據(jù)采集，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，前端設(shè)備控制；
5G 智能網(wǎng)關(guān)采用主板+擴展板的方式，將主板的I2C UART USB GPIO 引出到擴展板，方便用戶對不同的功能引腳需求進行增減，例如客戶如需要多串口，
或者多GPIO、AD等功能可以隨時擴展，快速開發(fā)產(chǎn)品，縮短產(chǎn)品上市周期。
3、高速數(shù)據(jù)讀寫
眾所周知視頻、圖像、工業(yè)數(shù)據(jù)等信息非常占用存儲空間，尤其是視頻數(shù)據(jù)等這些大數(shù)據(jù)量需要高速帶寬才能滿足實時存儲。
但是通常嵌入式存儲設(shè)備的容量都不很大，FCU2303支持PCIE3.0，支持M.2的NVMENVME固態(tài)硬盤，由于NVME走的是PCIE通道，速度比SATA通道更快。
4、無線通信、靈活選配
5G智能網(wǎng)關(guān)肯定少不了無線模組的支持，F(xiàn)CU2303支持5G、4G、WIFI無線通訊模組，支持華為MH5000、移遠(yuǎn)RM500Q全網(wǎng)通5G模組，
并支持華為ME909S、移遠(yuǎn)EC20全網(wǎng)通4G模組，5G與4G通過撥碼一鍵切換便可使用。5G作為今年的七大基建之一目前正在陸續(xù)的應(yīng)用，
相較5G，4G的應(yīng)用目前最為廣泛，同時支持雙頻WIFI，支持STA、AP兩種模式。
三、強悍被動散熱能力
工業(yè)場景應(yīng)用灰塵多，環(huán)境惡劣，原來X86架構(gòu)產(chǎn)品通常需要風(fēng)扇散熱，但是這樣會導(dǎo)致灰塵進入影響性能與穩(wěn)定性，但是既要保證CPU的高運算能力，還要保證散熱的處理這是一項比較復(fù)雜的工程。
FCU2303采用無風(fēng)扇設(shè)計，實際測試數(shù)據(jù)如下：
常溫CPU滿負(fù)載運行，外殼44℃，CPU結(jié)溫為52℃，CPU內(nèi)部到外殼熱阻值差8℃；環(huán)境溫度為85℃，CPU滿負(fù)載運行，CPU結(jié)溫為98度，散熱效果良好。
四、工業(yè)級設(shè)計
工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用，器件需要按照工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)選型，經(jīng)過-40℃~+85℃高低溫嚴(yán)格測試；鋁合金型材外殼，堅固耐用。在產(chǎn)品細(xì)節(jié)上更是精益求精，
前后擋板螺絲導(dǎo)電處理、橡膠套對天線缺口進行密封、天線與外殼絕緣處理同時做了防滑扣設(shè)計，這些都將增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
除了工業(yè)溫度的要求，EMC電磁兼容也是工業(yè)產(chǎn)品最為重要的內(nèi)容，智能網(wǎng)關(guān)外圍接口全部增加靜電四級防護，通訊端口增加隔離保護芯片。
RS485、RS232接口3KV隔離保護，EFT3級防護；網(wǎng)口、USB、RS485、RS232，靜電四級防護。
五、系統(tǒng)支持
之前很多用戶應(yīng)該都遇到過交叉編譯的問題，F(xiàn)CU2303支持Ubuntu18.04操作系統(tǒng)，可通過apt-get命令直接獲取新版本的安裝軟件包，不需要交叉編譯；
支持Samba、Lighttpd、虛擬化技術(shù)（Docker、LXC、QEMU）、IPsec、OpenSSL、Python3以上版本
六、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持
網(wǎng)關(guān)的開發(fā)離不開眾多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持，F(xiàn)CU2303支持TCPIP UDP DHCP這種socket網(wǎng)絡(luò)編程應(yīng)用的協(xié)議，也支持FTP、SSH、Telnet這樣遠(yuǎn)程訪問服務(wù)的協(xié)議；
七、安全加密
嵌入式系統(tǒng)軟件的安全越來越受到重視，F(xiàn)U2303 5G智能網(wǎng)關(guān)3.0 內(nèi)置加密芯片設(shè)計，可有效防止應(yīng)用程序被竊取，加強了知識產(chǎn)權(quán)的保護；
八、智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用探索
1、5G工業(yè)路由應(yīng)用
工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用很多時候需要路由功能，以太網(wǎng)做LAN口組成內(nèi)部局域網(wǎng)，把5G作為WAN口，通5G上網(wǎng)或者通過wifi的AP實現(xiàn)組網(wǎng)功能。
智慧化的路燈作為一個高度集成的項目，是智慧城市發(fā)展的落地載體，有外延、可擴展、能適配智慧城市的建設(shè)要求。在商業(yè)街開展智慧燈桿建設(shè)，
開展5G應(yīng)用技術(shù)試點，在燈桿上可以架設(shè)微基站，有利于商業(yè)街的景觀提升、業(yè)態(tài)提升、商旅文融合、智慧街區(qū)建設(shè)、環(huán)境設(shè)施及管理服務(wù)提升。
在景區(qū)、園區(qū)、步行街，智慧燈桿的主要功能不僅僅局限于照明了包括，照明、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、信息發(fā)布、公共廣播、求助報警、IP廣播、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、充電樁等功能；
3、5G車載TAU應(yīng)用
車載TAU主要作用是將CBTC（基于通信的列車自動控制系統(tǒng)）、CCTV（視頻監(jiān)控系統(tǒng)）、PIS（乘客信息系統(tǒng)）進行采集存儲，利用5G或者wifi在有限時間內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫?/span>1、極快的運算處理能力，LS1046A的架構(gòu)是ARM Cortex-A72架構(gòu)，主頻最高1.8GHz，可以滿足大量的數(shù)據(jù)處理和運算的功能。
2、強大的網(wǎng)絡(luò)處理能力，原生支持8路Ethernet，最大可支持2個XFI（10GbE）接口，同時支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
3、支持USB3.0，支持5G，可以滿足列車在停站的短時間內(nèi)，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，符合高帶寬、實時傳輸?shù)囊蟆?/span>
4、支持wifi5.0和wifi6.0，和地面通信模塊通信時，保證實時傳輸條件下的數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
5、支持m.2的硬盤，在滿足TAU存儲大量數(shù)據(jù)的同時，極大的減小了產(chǎn)品的體積，方便安裝和攜帶。
4、5G智慧救護車應(yīng)用
其實5G在醫(yī)療健康領(lǐng)域包括遠(yuǎn)程會診、遠(yuǎn)程超聲、遠(yuǎn)程手術(shù)、應(yīng)急救援、遠(yuǎn)程示教、遠(yuǎn)程監(jiān)護、智慧導(dǎo)診、移動醫(yī)護、智慧院區(qū)管理、AI 輔助診斷等眾多場景的廣泛應(yīng)用。
疫情期間也看到有專家通過5G網(wǎng)絡(luò)做遠(yuǎn)程會診；今天的介紹的場景是醫(yī)療急救，急救醫(yī)學(xué)在我國的發(fā)展還處于初級階段且農(nóng)村與城市地區(qū)發(fā)展極不平衡 。諸多地方待改善，
急救醫(yī)務(wù)人員結(jié)構(gòu)不合理、設(shè)備配置不足等情況仍較嚴(yán)重， 在現(xiàn)場沒有?？漆t(yī)生或全科醫(yī)生的情況下，通過無線網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒒颊呱w征和危急報警信息傳輸至遠(yuǎn)端專家側(cè)，
并獲得專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)，對挽救患者生命至關(guān)重要，并且遠(yuǎn)程監(jiān)護也能夠使醫(yī)院在第一時間掌握患者病情，提前制定急救方案并進行資源準(zhǔn)備，實現(xiàn)院前急救與院內(nèi)救治的無縫對接。
通過 5G網(wǎng)絡(luò)實時傳輸醫(yī)療設(shè)備監(jiān)測信息、車輛實時定位信息、車內(nèi)外視頻畫面，便于實施遠(yuǎn)程會診和遠(yuǎn)程指導(dǎo)，對院前急救信息進行采集、處理、存儲、傳輸、共享可充分提升管理
救治效率，提高服務(wù)質(zhì)量 現(xiàn)代救護車，裝備了先進的診療裝備，包括多參數(shù)心電監(jiān)護儀、全自動呼吸機、除顫儀等?，F(xiàn)代診療設(shè)備通過FCU2303工業(yè)級無線路由器網(wǎng)口及I/O串口，
車內(nèi)診療儀器實現(xiàn)高速上網(wǎng)及生理數(shù)據(jù)無線傳輸，從到達患者身邊的那一刻起，患者的診療數(shù)據(jù)、監(jiān)護影像實時傳輸?shù)结t(yī)院，為患者搶救提供了很好的保障。
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