5G mengubah industri, masyarakat, dan cara kita berkomunikasi dan hidup. Tidak hanya 4G LTE yang lebih cepat, 5G adalah salah satu teknologi paling transformatif dalam sejarah telekomunikasi. Ini 10 kali lebih cepat dari 4G, mendukung 10,000 kali lebih banyak lalu lintas jaringan, dan dapat menangani 100 kali lebih banyak perangkat, sekaligus mengaktifkan seperlima puluh latensi dengan nol waktu henti yang dirasakan. Salah satu teknologi terpenting yang akan membantu memenuhi janji 5G adalah pengaturan waktu sistem mikroelektromekanis (MEMS). Pengaturan waktu MEMS memberikan solusi yang jauh lebih kecil dan daya lebih rendah daripada perangkat berbasis kuarsa yang setara, dan jauh lebih tahan terhadap kondisi lingkungan yang keras.
Perubahan teknologi apa yang diperlukan untuk sepenuhnya mewujudkan kemampuan 5G?
Meskipun 5G dibangun di atas infrastruktur 4G yang ada, jaringan 5G yang digunakan dalam skala besar akan membutuhkan desain ulang infrastruktur komunikasi yang lengkap. Pakar industri umumnya setuju bahwa mungkin diperlukan satu dekade untuk sepenuhnya meluncurkan jaringan 5G dan untuk mewujudkan nilai penuhnya melalui internet of things, mengemudi otomatis, telemedicine, kecerdasan buatan, dan virtual dan augmented reality. Operator terkemuka telah mulai memberikan layanan 5G di area metro utama tahun ini, dan kita mungkin melihat hingga 1.8 miliar koneksi 5G dikerahkan di seluruh dunia pada akhir tahun 2021. Salah satu teknologi terpenting yang memungkinkan 5G end-to-end adalah pengaturan waktu MEMS.
Apa yang terus mendorong kebutuhan untuk memenuhi janji 5G?
Mewujudkan janji penuh 5G memerlukan kinerja, bandwidth, dan latensi yang melampaui kemampuan jaringan saat ini. Sejauh ini, kami telah menerapkan jaringan sub-6 GHz, dan pasar membutuhkan gelombang milimeter ultra-cepat (mmWave) teknologi dalam rentang 24-GHz hingga 40-GHz. Pergeseran ini memerlukan penerapan peralatan luar ruangan secara luas untuk mengatasi tantangan garis pandang, penyumbatan, dan jangkauan yang terkait dengan frekuensi mmWave.
Dua persyaratan penyebaran yang signifikan telah muncul dengan 5G: densifikasi jaringan di mana situs seluler ditambahkan di mana pun mereka bisa untuk meningkatkan jumlah kapasitas yang tersedia dan cloudifikasi di mana tiang lampu dan tiang utilitas lainnya digunakan untuk mengubah jaringan dan mengaktifkan layanan bertenaga 5G. Karena paparannya terhadap kejutan, getaran, suhu ekstrem, dan tekanan lingkungan keras lainnya, penerapan ini memerlukan komponen pengaturan waktu yang tangguh dan kokoh, dan itu berarti MEMS.
Bagaimana keandalan 5G dipastikan?
Memastikan jaringan 5G mmWave yang andal dan tangguh mungkin memerlukan peralatan 100x lebih banyak (stasiun basis, sel kecil, relai, dan repeater) yang ditempatkan lebih dekat ke lokasi pelanggan seperti pada tiang lampu, lampu lalu lintas, stadion, atap, dan dinding eksterior. Sebagian besar peralatan ini akan beroperasi di lingkungan luar yang keras dan tahan terhadap suhu ekstrem, angin, getaran, dan guncangan.
Teknologi apa yang terkena dampak atau terlibat dalam implementasi 5G?
Teknologi perangkat keras dan perangkat lunak yang terpengaruh oleh atau terlibat dalam implementasi 5G termasuk, namun tidak terbatas pada, IC RF yang dioptimalkan, susunan antena, amplifier, beamforming, dan teknik manajemen sinar. Pada konferensi jaringan akses radio (O-RAN) terbuka dan cerdas yang ditentukan operator baru-baru ini, kebutuhan akan sinkronisasi waktu untuk 5G adalah topik yang sangat dibahas. Ini karena banyak teknik dasar yang terlibat dalam 5G tidak hanya memerlukan sinkronisasi, tetapi juga membutuhkan tingkat penyelarasan waktu yang melampaui apa pun yang sebelumnya diterapkan pada skala ini.
Mengapa perangkat pengatur waktu sangat penting untuk penerapan 5G?
Perangkat pengatur waktu adalah detak jantung dari semua sistem elektronik termasuk infrastruktur komunikasi, peralatan industri, sistem otomotif, dan produk elektronik yang tak terhitung jumlahnya. Pikirkan chip waktu sebagai metronom yang digunakan oleh pemain piano, memberikan musisi dengan ketukan yang tepat dan stabil untuk kinerja musik yang lebih tajam dan lebih jelas. Terlepas dari prevalensi teknologi pengaturan waktu dalam kehidupan kita, relatif sedikit orang – kecuali untuk insinyur dan arsitek sistem – yang menyadari peran penting yang dimainkan oleh jam dan osilator dalam revolusi komunikasi selama beberapa dekade terakhir. Saat kita memasuki era 5G, teknologi pengaturan waktu menjadi lebih penting dari sebelumnya.
Apa saja perbedaan teknologi pengaturan waktu di 5G? Mengapa MEMS berbasis silikon?
Sebagian besar sistem elektronik secara historis menggunakan perangkat pengatur waktu berbasis kuarsa, yang secara fungsional mirip dengan kristal kuarsa yang diam-diam beresonansi di dalam jam tangan analog kami. Quartz adalah teknologi pengaturan waktu berusia 70 tahun, dan resonator serta osilatornya telah melayani kita dengan baik selama beberapa dekade. Namun, ada revolusi yang tenang sedang berlangsung di industri waktu. Generasi baru perangkat pengatur waktu berdasarkan resonator sistem mekanik mikroelektronik (MEMS) kecil yang cerdik telah menggantikan kuarsa dalam aplikasi yang membutuhkan keandalan dan ketahanan tertinggi terhadap tekanan lingkungan. Teknologi MEMS, dikombinasikan dengan sirkuit analog, memberikan solusi pengaturan waktu lengkap yang jauh lebih kecil dan daya yang lebih rendah daripada perangkat berbasis kuarsa yang setara, dan jauh lebih tahan terhadap kondisi lingkungan yang keras.
Mengapa MEMS muncul sebagai teknologi pengaturan waktu 5G de-facto?
Perangkat pengatur waktu MEMS telah disempurnakan selama beberapa generasi dan terus menggantikan perangkat berbasis kuarsa di banyak aplikasi komunikasi dan jaringan yang menuntut seperti infrastruktur nirkabel 4G LTE dan 5G. Resonator, osilator, dan perangkat “clock-system-on-a-chip” berbasis MEMS yang lengkap memberikan kinerja, keandalan, dan ketahanan yang lebih tinggi daripada solusi kuarsa. Untuk alasan ini, MEMS adalah teknologi pengaturan waktu presisi yang ideal untuk base station makro dan sel kecil 5G yang ditempatkan di luar ruangan, membantu pembuat peralatan dan operator seluler memenuhi janji 5G.
Kesimpulan
Keberhasilan 5G sebagian akan bergantung pada kepuasan pelanggan, tidak hanya dalam hal kinerja nirkabel yang tak tertandingi tetapi juga keandalan yang kokoh. Dengan 5G, tidak ada pilihan untuk panggilan terputus atau pemadaman jaringan yang disebabkan oleh suhu ekstrem, getaran berlebihan, atau guncangan mendadak. Baik itu untuk mobil self-driving atau operasi jarak jauh, operator dan pengguna harus dapat mengandalkan 5G sebagai teknologi failsafe. Pembuat peralatan 5G telah mulai menggunakan teknologi pengaturan waktu berbasis MEMS dalam infrastruktur jaringan. Faktanya, lebih dari 10 aplikasi 5G yang berbeda sekarang menggunakan perangkat pengatur waktu MEMS.
Sudah waktunya: Revolusi 5G sedang berlangsung, dan kemajuan terbaru dalam teknologi pengaturan waktu MEMS akan membantu memberi energi pada inovasi dan transformasi jaringan nirkabel yang akan datang.
Tentang Penulis
tentang SiTime