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然而，随着各种部署转向6 GHz以下的中频段，如大约在3.5至3.6 GHz范围内，正如在前面的图中所看到的，无线电处理（包括L1模块中的基带功能和L2模块中的大部分功能）几乎呈指数级增长。在这种情况下，下行和上行处理负载会增加20-40倍。在没有加速功能的情况下，运行一个带有完整负载的中频段单元将需要超过16个x86内核。然而，这样一个系统的成本和功耗在商业上是不可行的，因此需要将某些L1层和L2层功能卸载到专用硬件中，其重要性在未来日益凸显——硬件加速器要么位于CU中，要么分布在远程DU和RU中更接近于无线电接口的位置。

图6：5G设备的分散化推动了对更高灵活性和加速功能的需求

除了CNF/VNF之外，这里列出的项目是从x86、Arm或R5 CPU子系统中卸载工作负载到硬件加速器的理想选择。一些示例如下：

·在盒子之间的接口上进行网络处理和分类管理，包括传输/后传/安全接口、eCPRI前传接口，或需要流量管理器、分类器等的地方

·L1处理和波束形成是必须使用加速的另一个领域，可利用DSP或eFPGA技术或两者兼而有之来实现加速功能，这对实现吞吐量最大化和优化功耗至关重要。

此外，在2025年前，几乎所有RAN SoC的默认要求都可能是机器学习加速——这一功能不仅可以应用于在5G上运行的应用场景中的学习和推理功能，还可以应用于RAN L1物理层的增强。研究表明，AI/ML可以显著提高L1 PHY性能，其中第一个研究领域是AI/ML增强可以应用于波束管理、信道估算和预测。

5G Advanced、eFPGA和FPGA加速

未来，FPGA和eFPGA技术可用于5G设计的各个领域。正如前面所讨论的，在可编程性和计算效率之间总是存在着利弊权衡。虽然CPU提供了终极的可编程性，但基于图形处理器（GPU）、FPGA和专用集成电路（ASIC）的硬件解决方案总是提供更低功耗这一优势，但灵活性却大大降低。

从历史上看，FPGA已被广泛用于前几代的蜂窝网络的设计中。在3G和4G设计中，系统的重要部分是围绕独立FPGA设计的。这些FPGA用于加速空中接口的某些功能，它们与基带单元上用于空中接口处理的DSP紧密结合。FPGA还用于CPRI连接的传输和安全接口、机箱接口和回传以及安全接口。

在ASIC中集成FPGA功能可使5G设计所面临的一些挑战得以解决。与独立FPGA相比，在SoC中集成eFPGA功能可以提供一种更低成本的解决方案，因为设计人员能够只选择嵌入所需的资源，同时减少了电路板面积、增加了封装和I/O。在与CPU和DSP资源紧密耦合的SoC上进行集成，可提供更高的带宽、更低的延迟和更低的功耗，同时还能随着规格的变化对已部署的设备进行实时现场升级，从而提高灵活性。