5G mengubah industri, masyarakat, dan bagaimana kita berkomunikasi dan hidup. Bukan hanya 4G LTE yang lebih pantas, 5G adalah salah satu teknologi paling transformatif dalam sejarah telekomunikasi. 10G lebih cepat daripada 4G, menyokong 10,000 kali lebih banyak trafik rangkaian, dan dapat menangani 100 kali lebih banyak peranti, sambil memungkinkan satu-lima puluh latensi dengan waktu henti yang dirasakan sifar. Salah satu teknologi terpenting yang akan membantu memenuhi janji 5G adalah pemasaan sistem mikroelektromekanikal (MEMS). Pemasaan MEMS menyediakan penyelesaian yang jauh lebih kecil dan lebih rendah daripada peranti berasaskan kuarza yang setara, dan lebih tahan terhadap keadaan persekitaran yang teruk.
Apa perubahan teknologi yang diperlukan untuk merealisasikan keupayaan 5G sepenuhnya?
Walaupun 5G menggunakan infrastruktur 4G yang ada, rangkaian 5G yang digunakan pada skala besar memerlukan reka bentuk semula infrastruktur komunikasi yang lengkap. Pakar industri pada umumnya setuju memerlukan satu dekad untuk melancarkan rangkaian 5G sepenuhnya dan untuk merealisasikan nilai penuhnya melalui internet dari pelbagai perkara, pemanduan automatik, telemedicine, kecerdasan buatan, dan realiti maya dan tambahan. Syarikat penerbangan terkemuka telah mula memberikan perkhidmatan 5G di kawasan metro utama tahun ini, dan kita mungkin dapat melihat sehingga 1.8 bilion sambungan 5G digunakan di seluruh dunia menjelang akhir 2021. Salah satu teknologi terpenting yang membolehkan 5G hujung-ke-akhir adalah masa MEMS.
Apa yang terus mendorong perlunya menunaikan janji 5G?
Melaksanakan janji penuh 5G memerlukan prestasi, lebar jalur dan kependaman melebihi apa yang mungkin dengan rangkaian semasa. Setakat ini, kami telah menggunakan rangkaian sub-6 GHz, dan pasaran memerlukan Gelombang ultra-pantas milimeter (mmWave) teknologi dalam julat 24-GHz hingga 40-GHz. Peralihan ini memerlukan penggunaan meluas peralatan luar untuk mengatasi cabaran garis penglihatan, sekatan dan liputan yang berkaitan dengan frekuensi mmWave.
Dua keperluan penyebaran yang signifikan telah muncul dengan 5G: pemadatan rangkaian di mana laman sel ditambahkan di mana sahaja untuk meningkatkan jumlah kapasiti dan cloudifikasi yang ada di mana cahaya dan tiang utiliti lain digunakan untuk mengubah rangkaian dan membolehkan perkhidmatan berkuasa 5G. Oleh kerana terdedah kepada kejutan, getaran, suhu yang melampau dan tekanan tinggi di persekitaran yang teruk, penyebaran ini memerlukan komponen masa yang tahan lasak, dan itu bermaksud MEMS.
Bagaimana kebolehpercayaan 5G dijamin?
Memastikan rangkaian 5G mmWave yang boleh dipercayai, berdaya tahan memerlukan peralatan sebanyak 100 × lebih (stesen pangkalan, sel kecil, relay dan pengulang) dikerahkan lebih dekat ke premis pelanggan seperti tiang lampu, lampu isyarat, stadium, bumbung, dan dinding luar. Sebilangan besar peralatan ini akan beroperasi di persekitaran luar yang keras dan menahan suhu, angin, getaran, dan kejutan yang melampau.
Teknologi apa yang dipengaruhi oleh atau terlibat dalam pelaksanaan 5G?
Teknologi perkakasan dan perisian yang dipengaruhi oleh atau terlibat dalam pelaksanaan 5G termasuk, tetapi tidak terbatas pada, IC RF yang dioptimumkan, susunan antena, penguat, pembentuk beam, dan teknik pengurusan rasuk. Pada persidangan baru-baru ini yang dijelaskan oleh pengendali rangkaian akses radio terbuka dan pintar (O-RAN), keperluan untuk penyelarasan masa untuk 5G adalah topik yang sangat dibincangkan. Ini kerana banyak teknik asas yang terlibat dalam 5G bukan hanya memerlukan penyegerakan, tetapi sebenarnya tahap permintaan penyelarasan waktu melebihi apa yang sebelumnya digunakan pada skala ini.
Mengapa peranti pemasaan sangat penting untuk penggunaan 5G?
Peranti masa adalah degup jantung semua sistem elektronik termasuk infrastruktur komunikasi, peralatan industri, sistem automotif, dan produk elektronik yang tidak terhitung jumlahnya. Fikirkan timing chip sebagai metronom yang digunakan oleh pemain piano, memberikan pemuzik dengan rentak tepat dan mantap untuk persembahan muzik yang lebih tajam dan jelas. Walaupun berlakunya teknologi masa dalam kehidupan kita, hanya sedikit orang - kecuali jurutera sistem dan arkitek - yang mengetahui peranan penting yang telah dimainkan oleh jam dan pengayun dalam revolusi komunikasi selama beberapa dekad yang lalu. Ketika kita memasuki era 5G, teknologi masa lebih kritikal daripada sebelumnya.
Apakah teknologi masa yang berbeza dalam 5G? Mengapa MEMS berasaskan silikon?
Sebilangan besar sistem elektronik secara historis menggunakan peranti pemasa berasaskan kuarza, yang serupa dengan kristal kuarza yang bergema secara senyap di dalam jam tangan analog kami. Quartz adalah teknologi pemasaan 70 tahun, dan resonator dan pengayunnya telah melayani kita selama beberapa dekad. Walau bagaimanapun, terdapat revolusi yang tenang dalam industri masa. Peranti pemasa generasi baru berdasarkan resonator sistem mekanik mikroelektronik kecil (MEMS) telah menggantikan kuarza dalam aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan dan ketahanan tertinggi terhadap tekanan persekitaran. Teknologi MEMS, digabungkan dengan litar analog, menyediakan penyelesaian pemasaan yang jauh lebih kecil dan lebih rendah daripada peranti berasaskan kuarza yang setara, dan jauh lebih tahan terhadap keadaan persekitaran yang keras.
Mengapa MEMS muncul sebagai teknologi masa 5G de-facto?
Peranti pemasa MEMS telah disempurnakan selama beberapa generasi dan telah menggantikan rakan kuarza berasaskan kuarza dalam banyak aplikasi komunikasi dan rangkaian yang menuntut seperti infrastruktur tanpa wayar 4G LTE dan 5G. Resonator berbasis MEMS, pengayun dan peranti "jam-sistem-pada-a-cip" lengkap memberikan pesanan prestasi, kebolehpercayaan, dan ketahanan yang lebih tinggi daripada penyelesaian kuarza. Atas sebab-sebab ini, MEMS adalah teknologi pemasaan tepat yang sesuai untuk stesen pangkalan sel makro dan sel kecil 5G yang digunakan di luar rumah, membantu pembuat peralatan dan pembawa mudah alih memenuhi janji 5G.
Kesimpulan
Kejayaan 5G sebahagiannya akan bergantung pada kepuasan pelanggan, bukan sahaja dari segi prestasi tanpa wayar yang tiada tandingannya tetapi juga kebolehpercayaan yang kukuh. Dengan 5G, tidak ada pilihan untuk panggilan yang dijatuhkan atau gangguan rangkaian yang disebabkan oleh suhu yang melampau, getaran berlebihan atau kejutan tiba-tiba. Sama ada untuk kenderaan memandu sendiri atau pembedahan jarak jauh, pengendali dan pengguna juga mesti bergantung pada 5G sebagai teknologi failafe. Pembuat peralatan 5G telah mula menggunakan teknologi pemasaan berasaskan MEMS dalam infrastruktur rangkaian. Sebenarnya, lebih daripada 10 aplikasi 5G yang berbeza kini menggunakan peranti pemasa MEMS.
Sudah tiba masanya: Revolusi 5G sedang berjalan dengan baik, dan kemajuan terkini dalam teknologi pemasaan MEMS akan membantu memberi tenaga kepada inovasi dan transformasi rangkaian tanpa wayar yang akan datang.
Mengenai Pengarang
mengenai SiTime