工业系统中可信5G网关的存储要求

发布时间：2022-04-21 09:54:21 所属栏目：通讯来源：互联网

导读：越来越多地使用数字技术实现系统间的自动化和通信，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。在引入蒸汽机、电气化和计算机之后，连接性、大数据分析

　　越来越多地使用数字技术实现系统间的自动化和通信，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。

　　在引入蒸汽机、电气化和计算机之后，连接性、大数据分析和工业物联网的应用通常被称为第四次工业革命或工业4.0。

　　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。这反过来又导致对工业存储的需求不断增加，特别是当它应用于工业物联网网关时。

　　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。

　　为了提供这些工业应用所需的性能水平，网关需要满足与5G网络本身相同的服务水平规范 (SLS)。这意味着网关必须匹配或超过蜂窝网络的能力，同时还要满足互联工业系统的要求。它们还必须在苛刻的环境条件下运行，可能是在户外，并且通常在极端温度下。

　　因此，必须选择或设计系统中的每个组件，以满足可靠性和使用寿命的要求。这包括机电组件、电源、半导体组件，尤其是用于关键任务代码和数据的非易失性存储。

　　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。存储系统必须使网关能够满足与5G网络本身相同的性能标准。

　　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。

　　对于在每个存储单元中存储多于一位的多级单元(MLC) 闪存设备来说，所有这些情况都更糟，因为需要精确编程和读取的电荷水平更接近。因此，工业系统倾向于依赖单级单元 (SLC) 或伪SLC (pSLC)存储器，因为它们具有更高的可靠性和更长的使用寿命。

　　闪存控制器可以使用多种机制来管理环境压力造成的影响并最大限度地延长使用寿命。例如，磨损均衡可确保将数据均匀地写入闪存中的每个块，从而不会有任何块过早变得不可用。复杂的纠错码可用于检测和纠正存储单元中的错误。通过跟踪需要纠正的错误数量，控制器可以确定何时需要重写内存块以避免任何潜在的数据丢失。最终，这也可以为设备达到其使用寿命提供早期预警。

　　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。

　　结论
　　在设计工业物联网5G网关时，性能、存储和安全配置文件需要尽可能接近5G网络。这确保了系统作为一个整体能够满足其端到端服务级别规范，并满足新兴应用程序的要求。

　　为了满足工业级应用的所有要求，选择正确的存储技术、供应商和供应链至关重要。特别是，您需要确认所选的存储系统(包括使用的NAND 闪存设备)满足这些要求。

　　选择正确的NAND闪存控制器和固件将确保正确管理内存技术的固有物理特性及其固有弱点。这使存储能够可靠地满足其任务配置文件。

（编辑：云计算网_泰州站长网）

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