工业系统中可靠5G网关的存储需求

发布时间：2023-07-10 15:18:49 所属栏目：通讯来源：

导读：越来越多地注意到使用这些数字技术可能会实现系统间的全部自动化和通信，工业的制造和生产正在发生革命性的变化。访问实时数据可以更有效地利用资源和先发制人的维护，以最大限度地减少停机时间并最大限度地延长设备

越来越多地注意到使用这些数字技术可能会实现系统间的全部自动化和通信，工业的制造和生产正在发生革命性的变化。访问实时数据可以更有效地利用资源和先发制人的维护，以最大限度地减少停机时间并最大限度地延长设备的使用寿命。

工业应用中连接设备数量的增长需要高度可靠的通信产品来集成公共和专用网络。这反过来又导致对大规模工业对象存储的数据需求不断增加，特别是当越来越多的应用于越来越多的工业物联网网关时。

5G市场的增长
到2025年，可能会有超过40亿个机器对机器 (M2M) 连接越来越多的应用程序。这些主要包括自动驾驶车辆中的导航系统、生产线物流中的资产跟踪、可以实时监控患者生命体征的自动感应式可穿戴医疗组件以及高附加值的工业制造。

预计越来越多的通信基础设施将转向“独立”的5G网络;也就是说，他们不会依赖现有的4G/LTE基础设施。因此，未来的投资可能会集中在5G新无线电(NR)基础设施上，而不是遗留系统上。

通往5G的门户
为了在工业环境中获得5G的好处，有必要在构成工业物联网和5G网络的许多不同内部设备之间建立接口。该网关必须将5G性能传输到工业物联网网络。

在工业环境中，5G网关聚合了工厂中许多不同连接设备(如传感器、执行器和自动化机械)使用的各种协议。它将数据封装成适合通过5G无线接口传输的格式，并对从5G网络接收的数据执行相反的处理。

网关软件要求
5G网关需要运行大型、复杂的软件。代码库将由操作系统、网络层和与旧设备接口所需的协议组成。这意味着数百万行代码和数十GB的持久存储。这种存储要求只能使用NAND闪存来满足，它本身就有系统级要求。

指定使用针对系统任务配置文件优化的闪存控制器的安全可靠存储对于实现指定的性能和运行寿命极为重要。现有的存储系统必须可以使自己的网关设备能够一直都满足与越来越多的5G网络本身相同的性能标准。

使用寿命要求
许多行业的系统更换率以几十年来计算。计划外停机的成本看起来可能很高，因此计划现在安装的无线网关必须在未来的多年内有条不紊地继续连续不断地运行并提供相同的服务质量和可靠性。

半导体制造商使用设计规则、功率分析、仿真和加速寿命测试来量化设备的行为以及环境因素将如何影响它。这使制造商能够准确地指定给定条件下的工作寿命。

一些设备是为消费者使用而设计和标征的。预计它们每天仅活动几个小时，在正常室温下运行的寿命为5年。这与指定在更广泛的环境条件下每天24小时、每周7天、至少十年运行的工业组件有很大不同：工业半导体通常在-40 到85°C 的工作温度范围内合格。

热管理的重要性
温度是必须考虑的关键设计问题之一。它影响芯片中晶体管的许多工作参数，包括漏电流。随着环境温度从50°C增加到100°C，NMOS晶体管的漏电流通常会增加10倍。这很重要，因为随着泄漏电流的增加，功耗也会增加。因此，有效地热管理至关重要。

高温对设备的使用寿命也有显着的负面影响。在NAND闪存的情况下，高温和温度变化都会对单元造成压力，导致更高的错误率，从而缩短存储系统的整体寿命。

闪存单元保留数据的能力随着温度的升高而迅速下降。升高20°C 可以将数据保留时间减少 10倍。另一方面，低温使准确编程电池上的特定电荷水平变得更加困难。原始错误率以及编程和擦除周期所需的时间以复杂的方式随温度变化。

使用针对应用程序的性能和环境要求进行了优化的闪存控制器对于创建高质量的存储系统以实现指定的工作寿命至关重要。

（编辑：汽车网）

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