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消除那些瓶颈以释放5G的能量

8KCINE 发布于 04月02日 本文共3301个字,预计阅读时间需要9分钟。

5G将启用,从游戏,AR / VR到机器学习的新型超高性能应用程序,但它们必须配备正确的硬件以支持所需的性能水平。正确的存储解决方案可以帮助满足这些需求。

5G的到来有望带来不可预知的网络功能和闪电般的数据传输速率。5G可能会达到不到10毫秒的延迟,这将是当前4G速度的四到五倍。网络的速度及其强大的功能将改变数据,逐步改善我们的生活的方式。

例如,尽管我们与全独立的自动驾驶汽车相距几步之遥,但 联网汽车正变得越来越智能和无所不在。受丰富的移动用户体验的启发,汽车正在发展为具有高分辨率屏幕,可自定义界面,具有更新和安装应用程序的能力以及更身临其境的功能。

借助传感器,摄像头,安全性和娱乐功能,汽车正在成为由5G网络支持的大型数据创建枢纽或车轮上的数据中心。随着车对车(V2V)通信的发展,数据传输的速度可能会改变生活。

然后是传感器,机器和连接的设备的更广阔的世界。联网设备的数量超过了世界上的人们,并且有人预测,到2023年,全球连接的设备和连接的一半将是M2M连接。

几乎每个细分市场和行业都将看到支持5G的设备的增长。但是这些设备只有在具有支持它们的体系结构的情况下才能存在。 

为什么我们需要架构上的改变

让我们谈谈最普遍使用的设备-智能手机。架构挑战之一是,当今许多用于手机存储的通用标准(例如e.MMC)并未针对5G进行优化。嵌入式非易失性存储系统e.MMC由闪存和闪存控制器组成,这简化了应用程序接口设计,并使主机处理器从低级闪存管理中解放了出来。e.MMC 5.1仍然可以满足最初从4G迁移到5G的某些设备的需求。但是,通用闪存存储(UFS)接口由于其每秒高的千兆级吞吐量而最适合大多数5G设备。

为了实现真正的5G时代,我们需要针对如何为正确的应用程序使用正确的存储来优化架构进行不同的思考。存储并不是4G网络的瓶颈。离得很远。依靠4G链路的设备可以利用所有现有的通用存储接口,并轻松地使其链路饱和。

但是5G意味着改变了我们对存储设计的看法。存在以下问题:连接性,延迟(我们可以如何快速将数据存储到设备上),成本(如何经济地管理数TB的数据),功耗(写入数据需要大量能量)和隐私,这些问题需要我们重新考虑如何移动数据更有效地帮助释放更多价值。

为什么5G需要UFS

2009年,e.MMC嵌入式闪存驱动器的平均容量为2到8 GB。到2014年,平均容量上升到16 GB +,并且从那时起持续增长。

随着容量的增加,出现了新的嵌入式技术。几年前,UFS首次进入市场。与e.MMC接口相比,UFS提供了更高的性能,容量和电源效率,并为那些设计嵌入式系统的人提供了补充选择。

5G将带来更多的复杂性,因为预计每个移动设备都会生成并消耗比当前设备多几倍的数据。更高的5G吞吐量将推动更丰富的内容流,例如实时游戏。更高级的AI应用程序将进一步增加存储选择的复杂性。在设计阶段的早期考虑存储以提高边缘计算的性能将变得越来越重要。

由于技术的进步,例如从2D到3D的迁移以及从TLC到QLC的技术进步,闪存的成本一直在下降。但是,以5G为中心的设备将需要优质的存储解决方案。不同的5G移动设备外形尺寸和功能必然对存储有不同的要求,包括性能,延迟,IOPS,读/写速度,数据保留,容量,温度范围,弹性等。

针对5G进行了优化的存储,可提高性能

UFS带来更快的速度和响应速度。通过优化存储以充分利用UFS 3.1的5G应用程序和功能,用户可以体验:

  • 以较低的单位成本获得更高的吞吐量: 5G网络将以较低的成本(例如,连接大量低端网络的能力)使每个小区的网络容量更高(支持极高的用户数据速率或极高的同时用户数量)成本/低功耗的物联网设备,从而降低了成本/位指标。这对将来很重要,因为数据流量正在以快速的速度增长,而这将需要5G网络。通过结合MIMO技术和波束成形的新型天线设计,更有效的调制方案,高阶调制,新频谱(低,中和高频)等,通过提高频谱效率来实现更高的容量和数据速率。
  • 较低的延迟: 4G网络的典型往返时间(RTT)延迟约为40到47 ms。5G专为低于1 ms的延迟而设计。这些较低的延迟将启用前所未有的用例,例如XR,身临其境的游戏,联网的PC等。5G提供了多种机制来提供超高可靠性和低延迟。这些包括天线和频率分集,基于非动态或基于冲突的上行链路传输,用于控制和数据信道的自适应调制和编码方案,更快的重传以及新的空中接口帧结构和命理。
  • 高设备连接密度: 5G被设计为每平方公里最多可连接一百万个连接设备,以提供广泛的覆盖范围。此外,5G将显着降低每台设备的连接成本。这对于涉及许多互联设备(例如,智慧城市)的物联网应用将非常重要。尽管诸如智能电表之类的物联网设备是低带宽设备,因此在移动网络上生成的数据流量很小,但它们确实会创建大量的信令数据。

5G旨在灵活,高效地处理非常简单的设备,这些设备仅发送少量且不频繁的数据突发,而更先进的设备则可以快速发送大量数据。

5G支持的未来用例

精心规划的存储架构能够利用5G的更高带宽和低延迟,从而使内容和媒体比以往任何时候都更具沉浸性和响应能力。如果基础设施建设合理,下一波5G可能会打开一些关键技术领域的大门,其中包括:

AR和VR游戏

交付流行的虚拟现实(VR)游戏 技术所面临的挑战一直是网络共享。从历史上看,VR头戴式耳机已物理连接到功能强大的智能手机或PC,以最小的延迟完全渲染视频游戏。这是处理VR视频游戏的数据处理和存储需求的唯一方法。同样,增强现实(AR)护目镜需要更普遍的连接性,以为连接的AR设备提供高容量,可靠性和云计算功能。但是,由于最近的发展, 现实的转变似乎是不可避免的

总体而言,AR,VR和混合现实被统称为“扩展现实”或XR。5G可能会导致无系链的5G XR。用户可以使用无线耳机以更快的场景渲染和高度沉浸的游戏玩法进行游戏。他们还可以使用现实世界中的数据以及数字信息来做出更明智的决策。在 更低的延迟和更高的带宽 5G可能会进一步推动采用更小的外形尺寸提供XR产品具有更好的用户体验和更长的电池寿命。

移动云游戏

据预测,2019年,全球将有24亿人玩手机游戏。尽管 移动和大型多人在线(MMO)游戏很流行,但它们并非没有挑战-即玩家-服务器-玩家的响应能力。使用4G时,较长的延迟有时意味着较慢且零散的游戏玩法,从而产生了不理想的游戏体验。问题在于,移动游戏当前依赖于远程云服务器进行场景渲染,而不是在用户的本地设备上进行处理。尽管这减少了对移动设备上大型处理器的需求并节省了电池寿命,但仍导致延迟增加。

5G的潜在 延迟不到10毫秒再加上专用的网络切片以及 边缘计算,可将移动游戏市场推向一个转折点。它可以为广告和游戏内购买打开新的业务案例和收入流,并改善游戏玩法。较新的基于云的游戏流服务已开始采取措施以实现5G连接。对于移动游戏开发人员来说,目标是使移动游戏在智能手机,平板电脑和连接的PC上无处不在。

家用电视上的8K视频流

当今的高端电视机是8K,但它们的价格很高,内容库也很有限。到目前为止,到目前为止,在8K显示器上显示的大部分内容都使用人工智能将低清晰度内容(例如4K电视节目或电影)提升为8K分辨率。一个障碍是通过家庭网络快速移动所有帧数据(单个帧超过3,300万像素)。

使用5G连接可以缓解流式8​​K内容带来的某些问题,并使用户免于安装超高速固定线路家庭互联网连接。一些电视供应商已经在开发支持5G的8K电视机。这种内置功能可以使连接到正在构建的更广泛的5G基础设施变得更加容易。

360度视野总内容

通过5G的高带宽和低延迟,可以实现体育馆体验的360度全视野。可以在支持5G的设备上查看此类360度实时体育内容,例如照片和视频,并在社交媒体上共享,以提高与运动爱好者的互动度。

支持5G的用例的未来临近,将具有不同的存储要求,以释放5G可能的速度和功能。

作者:Itzik Gilboa是Western Digital的移动细分市场营销高级总监。文章出处:mwrf.com网站

文章参考:

1.思科年度互联网报告(2018-2023)白皮书

2. 5G移动应用的存储需求

 

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