5G משנה את התעשיות, את החברה ואת האופן שבו אנו מתקשרים וחיים. לא רק 4G LTE מהיר יותר, 5G היא אחת הטכנולוגיות הטרנספורמטיביות ביותר בהיסטוריה של התקשורת. זה מהיר פי 10 מ- 4G, תומך בתעבורת רשת פי 10,000 ויכול להתמודד עם פי 100 יותר מכשירים, תוך שהוא מאפשר חביון של חמישית עם אפס השבתה נתפסת. אחת הטכנולוגיות החשובות ביותר שיעזרו לעמוד בהבטחה של 5G היא תזמון מערכות מיקרואלקטרומכניות (MEMS). העיתוי של MEMS מספק פתרונות שהם הרבה יותר קטנים והספק נמוך יותר ממכשירים מבוססי קוורץ, והם עמידים הרבה יותר לתנאי סביבה קשים.
אילו שינויים טכנולוגיים נדרשים למימוש מלא של יכולות 5G?
למרות ש- 5G בונה על תשתית 4G קיימת, רשתות 5G הפרוסות בהיקף ידרשו עיצוב מחדש מלא של תשתיות התקשורת. מומחי התעשייה מסכימים בדרך כלל כי ייתכן שיחלוף עשור לפריסה מלאה של רשתות 5G ולמימוש מלוא ערכה באמצעות האינטרנט של הדברים, נהיגה אוטומטית, טלפואה, בינה מלאכותית ומציאות מדומה ומציאותית. חברות תעופה מובילות כבר החלו לספק שירות 5G באזורי המטרו הגדולים השנה, ואנו עשויים לראות עד 1.8 מיליארד חיבורי 5G פרוסים ברחבי העולם עד סוף 2021. אחת הטכנולוגיות החשובות ביותר המאפשרות 5G מקצה לקצה היא תזמון MEMS.
מה ממשיך להניע את הצורך לקיים את ההבטחה של 5G?
עמידה בהבטחה המלאה של 5G דורשת ביצועים, רוחב פס והשהייה מעבר למה שאפשרי ברשתות הנוכחיות. עד כה, פרסנו רשתות תת-6 גיגה-הרץ, והשוק זקוק ל-Wave מילימטר מהיר במיוחד (mmWave) טֶכנוֹלוֹגִיָה בטווח 24-GHz עד 40-GHz. שינוי זה ידרוש פריסה נרחבת של ציוד חיצוני כדי להתגבר על אתגרי קו ראייה, חסימה וכיסוי הקשורים לתדרי mmWave.
שתי דרישות פריסה משמעותיות התגלו עם 5G: צפיפות הרשת שבה מוסיפים אתרי תאים בכל מקום שהם יכולים להגדיל את כמות הקיבולת הזמינה והעננות שבה משתמשים בעמודי אור ושירותים אחרים כדי להפוך רשתות ולאפשר שירותים המונעים על ידי 5G. בשל חשיפתם להלם, לרעידות, לטמפרטורות קיצוניות ולחצים אחרים בסביבה קשה, פריסות אלה דורשות רכיבי תזמון עמידים ומחוספנים, ומשמעות הדבר היא MEMS.
כיצד מובטחת אמינות 5G?
הבטחת רשתות mmWave אמינות וגמישות עשויה לדרוש ציוד של פי 5 יותר (תחנות בסיס, תאים קטנים, ממסרים וחוזרים) הפרוסים קרוב יותר למתחם הלקוחות כגון עמודי מנורות, רמזורים, אצטדיונים, גגות וקירות חיצוניים. רוב הציוד הזה יפעל בסביבות חוץ קשות ויעמוד בפני טמפרטורות קיצוניות, רוח, רעידות והלם.
אילו טכנולוגיות מושפעות או מעורבות ביישומי 5G?
טכנולוגיות החומרה והתוכנה שהושפעו או מעורבות ביישומי 5G כוללות, בין היתר, אופטימיזציה של מעגלי RF, מערכי אנטנות, מגברים, עיצוב קרן וטכניקות ניהול קרן. בכנס שהגדיר לאחרונה מפעילת רשתות רדיו (O-RAN) פתוחות וחכמות, הצורך בסינכרון תזמון עבור 5G היה נושא שנדון מאוד. הסיבה לכך היא שרבות מהטכניקות הבסיסיות הכרוכות ב- 5G לא רק דורשות סנכרון, אלא למעשה דרישות של רמות יישור תזמון מעבר לכל מה שפרוס בעבר בקנה מידה זה.
מדוע התקני תזמון חשובים כל כך לפריסות 5G?
התקני תזמון הם פעימות הלב של כל המערכות האלקטרוניות כולל תשתיות תקשורת, ציוד תעשייתי, מערכות רכב ואינספור מוצרי אלקטרוניקה. תחשוב על שבב תזמון כמטרונום המשמש נגן פסנתר, המספק למוזיקאי פעימה מדויקת ויציבה לביצוע מוזיקלי חד וברור יותר. למרות שכיחות טכנולוגיית התזמון בחיינו, מעטים יחסית אנשים - למעט מהנדסי מערכות ואדריכלים - מודעים לתפקידים המכריעים ששיחקו שיעורים ומתנדים במהפכות תקשורת במהלך העשורים האחרונים. כאשר אנו נכנסים לעידן ה- 5G, טכנולוגיית העיתוי היא קריטית מתמיד.
מהן טכנולוגיות התזמון השונות ב- 5G? מדוע MEMS מבוסס סיליקון?
רוב המערכות האלקטרוניות השתמשו באופן היסטורי בהתקני תזמון מבוססי קוורץ, הדומים מבחינה תפקודית לקריסטלי הקוורץ המהדהדים בשקט בתוך שעוני היד האנלוגיות שלנו. קוורץ היא טכנולוגיית תזמון בת 70 שנה, ומהדהדיה והתנודות שלה שירתו אותנו היטב לאורך עשרות שנים. עם זאת, יש מהפכה שקטה בתעשיית התזמון. דורות חדשים של מכשירי תזמון המבוססים על תהודה זעירה וגאונית של מערכות מכאניות מיקרו אלקטרוניות (MEMS), החליפו קוורץ ביישומים הדורשים את האמינות והחוסן הגבוהים ביותר בפני גורמי לחץ סביבתי. טכנולוגיית MEMS, בשילוב עם מעגלים אנלוגיים, מספקת פתרון תזמון שלם בעל הספק קטן יותר ונמוך בהרבה ממכשירים מבוססי קוורץ, ועמיד הרבה יותר בתנאי סביבה קשים.
מדוע MEMS התפתחה כטכנולוגיית התזמון של 5G למעשה?
מכשירי תזמון של MEMS השתכללו במשך דורות מרובים ועקרו בעקביות עמיתיהם מבוססי קוורץ ביישומי תקשורת ורשתות תובעניים רבים כגון 4G LTE ותשתית אלחוטית 5G. תהודה מבוססת MEMS, מתנדים ומכשירי "מערכת-על-שבב" מלאים מספקים ביצועים גבוהים יותר, אמינות וחוסן יותר מאשר פתרונות קוורץ. מסיבות אלה, MEMS היא טכנולוגיית תזמון דיוק אידיאלי עבור תחנות בסיס של מאקרו ותאים קטנים 5G הפרוסים בחוץ, ומסייעות ליצרני ציוד ולספקים ניידים לעמוד בהבטחה של 5G.
סיכום
ההצלחה של 5G תהיה תלויה בין השאר בשביעות רצון הלקוחות, לא רק מבחינת ביצועים אלחוטיים ללא תחרות אלא גם אמינות מוצקה. עם 5G, פשוט אין אפשרות להפסקת שיחות או הפסקות רשת הנגרמות על ידי טמפרטורות קיצוניות, רעידות מוגזמות או זעזועים פתאומיים. בין אם מדובר במכונית לנהיגה עצמית או ניתוח מרחוק, מפעילים ומשתמשים כאחד חייבים להיות מסוגלים להסתמך על 5G כטכנולוגיה כושלת. יצרני ציוד 5G כבר החלו להשתמש בטכנולוגיית תזמון מבוססת MEMS בתשתיות רשת. למעשה, יותר מ -10 יישומי 5G שונים משתמשים כיום במכשירי תזמון MEMS.
הגיע הזמן: מהפכת ה- 5G בעיצומה, וההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית תזמון MEMS תעזור להמריץ את החדשנות והטרנספורמציה של הרשת האלחוטית הקרובה.
על הסופר
על SiTime