La 5G transforme les industries, la société et la façon dont nous communiquons et vivons. Pas simplement une 4G LTE plus rapide, la 5G est l'une des technologies les plus transformatrices de l'histoire des télécommunications. Il est 10 fois plus rapide que la 4G, prend en charge 10,000 100 fois plus de trafic réseau et peut gérer 5 fois plus d'appareils, tout en permettant une latence un cinquantième sans aucun temps d'arrêt perçu. L'une des technologies les plus importantes qui contribueront à tenir les promesses de la XNUMXG est la synchronisation des systèmes microélectromécaniques (MEMS). La synchronisation MEMS fournit des solutions beaucoup plus petites et moins puissantes que les dispositifs équivalents à base de quartz, et elles sont beaucoup plus résistantes aux conditions environnementales difficiles.
Quels changements technologiques sont nécessaires pour réaliser pleinement les capacités 5G ?
Bien que la 5G s'appuie sur l'infrastructure 4G existante, les réseaux 5G déployés à grande échelle nécessiteront une refonte complète de l'infrastructure de communication. Les experts du secteur s'accordent généralement à dire qu'il faudra peut-être une décennie pour déployer complètement les réseaux 5G et réaliser leur pleine valeur grâce à l'Internet des objets, à la conduite automatisée, à la télémédecine, à l'intelligence artificielle et à la réalité virtuelle et augmentée. Les principaux opérateurs ont déjà commencé à fournir un service 5G dans les principales zones métropolitaines cette année, et nous pourrions voir jusqu'à 1.8 milliard de connexions 5G déployées dans le monde d'ici la fin de 2021. L'une des technologies les plus importantes permettant la 5G de bout en bout est la synchronisation MEMS.
Qu'est-ce qui continue de motiver la nécessité de tenir la promesse de la 5G ?
Tenir pleinement les promesses de la 5G nécessite des performances, une bande passante et une latence supérieures à ce qui est possible avec les réseaux actuels. Jusqu'à présent, nous avons déployé des réseaux inférieurs à 6 GHz et le marché a besoin d'ondes millimétriques ultra-rapides (mmWave). sans souci dans la plage de 24 à 40 GHz. Ce changement nécessitera un déploiement généralisé d'équipements extérieurs pour surmonter les problèmes de visibilité directe, de blocage et de couverture associés aux fréquences mmWave.
Deux exigences de déploiement importantes sont apparues avec la 5G : la densification du réseau dans laquelle des sites cellulaires sont ajoutés partout où ils peuvent être pour augmenter la quantité de capacité disponible et la cloudification dans laquelle la lumière et d'autres poteaux électriques sont utilisés pour transformer les réseaux et activer les services alimentés par la 5G. En raison de leur exposition aux chocs, aux vibrations, aux températures extrêmes et à d'autres facteurs de stress liés aux environnements difficiles, ces déploiements nécessitent des composants de synchronisation robustes et résistants, ce qui signifie MEMS.
Comment la fiabilité de la 5G est-elle assurée ?
Garantir des réseaux 5G mmWave fiables et résilients peut nécessiter jusqu'à 100 fois plus d'équipements (stations de base, petites cellules, relais et répéteurs) déployés plus près des locaux des clients, tels que les lampadaires, les feux de circulation, les stades, les toits et les murs extérieurs. La plupart de ces équipements fonctionneront dans des environnements extérieurs difficiles et résisteront à des températures extrêmes, au vent, aux vibrations et aux chocs.
Quelles technologies sont impactées ou impliquées dans la mise en œuvre de la 5G ?
Les technologies matérielles et logicielles impactées par ou impliquées dans les implémentations 5G incluent, sans s'y limiter, des circuits intégrés RF optimisés, des réseaux d'antennes, des amplificateurs, des techniques de formation de faisceau et de gestion de faisceau. Lors d'une récente conférence sur les réseaux d'accès radio ouverts et intelligents (O-RAN) définis par les opérateurs, la nécessité d'une synchronisation temporelle pour la 5G a été un sujet très discuté. En effet, bon nombre des techniques fondamentales impliquées dans la 5G nécessitent non seulement une synchronisation, mais exigent en fait des niveaux d'alignement temporel au-delà de tout ce qui a déjà été déployé à cette échelle.
Pourquoi les dispositifs de chronométrage sont-ils si importants pour les déploiements 5G ?
Les dispositifs de chronométrage sont le cœur de tous les systèmes électroniques, y compris les infrastructures de communication, les équipements industriels, les systèmes automobiles et d'innombrables produits électroniques. Considérez une puce de synchronisation comme un métronome utilisé par un pianiste, fournissant au musicien un rythme précis et régulier pour une performance musicale plus nette et plus claire. Malgré la prévalence de la technologie de synchronisation dans nos vies, relativement peu de personnes – à l'exception des ingénieurs système et des architectes – sont conscientes du rôle crucial que les horloges et les oscillateurs ont joué dans les révolutions des communications au cours des dernières décennies. Alors que nous entrons dans l'ère de la 5G, la technologie de synchronisation est plus critique que jamais.
Quelles sont les différentes technologies de synchronisation en 5G ? Pourquoi des MEMS à base de silicium ?
La plupart des systèmes électroniques ont historiquement utilisé des dispositifs de chronométrage à base de quartz, fonctionnellement similaires aux cristaux de quartz résonant silencieusement à l'intérieur de nos montres-bracelets analogiques. Le quartz est une technologie de synchronisation vieille de 70 ans, et ses résonateurs et oscillateurs nous ont bien servi au fil des décennies. Cependant, il y a une révolution tranquille en cours dans l'industrie du chronométrage. De nouvelles générations de dispositifs de chronométrage basés sur de minuscules et ingénieux résonateurs de systèmes mécaniques microélectroniques (MEMS) ont remplacé le quartz dans les applications qui nécessitent la plus grande fiabilité et résilience aux facteurs de stress environnementaux. La technologie MEMS, combinée à des circuits analogiques, fournit une solution de synchronisation complète qui est beaucoup plus petite et moins puissante que les dispositifs équivalents à base de quartz, et est beaucoup plus résistante aux conditions environnementales difficiles.
Pourquoi les MEMS sont-ils devenus de facto la technologie de synchronisation 5G ?
Les dispositifs de synchronisation MEMS ont été perfectionnés sur plusieurs générations et ont régulièrement remplacé leurs homologues à base de quartz dans de nombreuses applications de communication et de réseau exigeantes telles que les infrastructures sans fil 4G LTE et 5G. Les résonateurs, les oscillateurs et les dispositifs complets de «système d'horloge sur puce» basés sur MEMS offrent des performances, une fiabilité et une résilience de plusieurs ordres de grandeur supérieures à celles des solutions à quartz. Pour ces raisons, MEMS est une technologie de synchronisation de précision idéale pour les stations de base à macro et petites cellules 5G déployées à l'extérieur, aidant les fabricants d'équipements et les opérateurs mobiles à tenir les promesses de la 5G.
Conclusion
Le succès de la 5G dépendra en partie de la satisfaction des clients, non seulement en termes de performances sans fil inégalées, mais également de fiabilité à toute épreuve. Avec la 5G, il n'y a tout simplement aucune option pour les appels interrompus ou les pannes de réseau causées par des températures extrêmes, des vibrations excessives ou des chocs soudains. Qu'il s'agisse d'une voiture autonome ou d'une chirurgie à distance, les opérateurs et les utilisateurs doivent pouvoir compter sur la 5G en tant que technologie à sécurité intégrée. Les fabricants d'équipements 5G ont déjà commencé à utiliser la technologie de synchronisation basée sur MEMS dans l'infrastructure réseau. En fait, plus de 10 applications 5G différentes utilisent désormais des dispositifs de synchronisation MEMS.
Il était temps : la révolution 5G est bien amorcée, et les dernières avancées de la technologie de synchronisation MEMS contribueront à dynamiser l'innovation et la transformation à venir des réseaux sans fil.
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