5G меняет отрасли, общество и то, как мы общаемся и живем. 4G - это не просто более быстрый 5G LTE, это одна из самых революционных технологий в истории телекоммуникаций. Он в 10 раз быстрее 4G, поддерживает в 10,000 100 раз больше сетевого трафика и может обрабатывать в 5 раз больше устройств, обеспечивая при этом одну пятидесятую задержку с нулевым предполагаемым временем простоя. Одной из наиболее важных технологий, которые помогут реализовать перспективы XNUMXG, является синхронизация микроэлектромеханических систем (MEMS). МЭМС-синхронизация предоставляет решения, которые намного меньше по размеру и потребляют меньше энергии, чем аналогичные устройства на основе кварца, и они намного более устойчивы к суровым условиям окружающей среды.
Какие технологические изменения необходимы для полной реализации возможностей 5G?
Хотя 5G основывается на существующей инфраструктуре 4G, масштабные развертываемые сети 5G потребуют полной перестройки инфраструктуры связи. Отраслевые эксперты в целом согласны с тем, что для полного развертывания сетей 5G и полной реализации их ценности через Интернет вещей, автоматизированное вождение, телемедицину, искусственный интеллект, а также виртуальную и дополненную реальность может потребоваться десятилетие. Ведущие операторы связи уже начали предоставлять услуги 5G в основных городских районах в этом году, и к концу 1.8 года мы можем увидеть развертывание до 5 миллиарда соединений 2021G по всему миру. Одной из наиболее важных технологий, обеспечивающих сквозной 5G, является синхронизация MEMS.
Что по-прежнему стимулирует потребность в реализации обещаний 5G?
Для реализации всех возможностей 5G требуются производительность, пропускная способность и задержка, превосходящие возможности существующих сетей. На данный момент мы развернули сети с частотой ниже 6 ГГц, и рынку нужны сверхбыстрые миллиметровые волны (mmWave). technology в диапазоне от 24 до 40 ГГц. Этот сдвиг потребует широкого развертывания наружного оборудования для преодоления проблем прямой видимости, блокировки и покрытия, связанных с частотами миллиметрового диапазона.
В связи с 5G возникли два важных требования к развертыванию: уплотнение сети, при котором сотовые узлы добавляются везде, где они могут быть, чтобы увеличить объем доступной емкости, и облачность, в которой световые и другие опоры электроснабжения используются для преобразования сетей и предоставления услуг на базе 5G. Из-за того, что они подвержены ударам, вибрации, экстремальным температурам и другим факторам стресса в суровых условиях окружающей среды, для этих развертываний требуются упругие и надежные компоненты синхронизации, а это означает MEMS.
Как обеспечивается надежность 5G?
Для обеспечения надежных и отказоустойчивых сетей 5G mmWave может потребоваться в 100 раз больше оборудования (базовых станций, малых сот, реле и ретрансляторов), развернутого ближе к помещению клиента, например на фонарных столбах, светофорах, стадионах, крышах домов и наружных стенах. Большая часть этого оборудования будет работать в суровых условиях окружающей среды и выдерживать экстремальные температуры, ветер, вибрацию и удары.
Какие технологии задействованы во внедрении 5G?
Аппаратные и программные технологии, на которые влияют или задействованные в реализации 5G, включают, помимо прочего, оптимизированные радиочастотные ИС, антенные решетки, усилители, формирование диаграммы направленности и методы управления лучом. На недавней конференции, посвященной открытым и интеллектуальным сетям радиодоступа (O-RAN), определенной оператором, необходимость временной синхронизации для 5G была очень обсуждаемой темой. Это связано с тем, что многие из фундаментальных методов, задействованных в 5G, не только требуют синхронизации, но на самом деле требуют уровней синхронизации, превышающих все, что ранее использовалось в этом масштабе.
Почему устройства синхронизации так важны для развертывания 5G?
Устройства синхронизации - это сердцебиение всех электронных систем, включая инфраструктуру связи, промышленное оборудование, автомобильные системы и бесчисленное множество электронных продуктов. Думайте о микросхеме тайминга как о метрономе, используемом пианистом, который дает музыканту точный, устойчивый ритм для более резкого и ясного музыкального исполнения. Несмотря на преобладание технологий хронометража в нашей жизни, относительно немногие люди - за исключением системных инженеров и архитекторов - осознают решающую роль, которую часы и генераторы сыграли в революциях в области связи за последние несколько десятилетий. Вступая в эру 5G, технология синхронизации становится как никогда важной.
Каковы различные технологии синхронизации в 5G? Почему МЭМС на основе кремния?
В большинстве электронных систем исторически использовались кварцевые устройства отсчета времени, функционально похожие на кварцевые кристаллы, тихо резонирующие внутри наших аналоговых наручных часов. Кварц - это технология отсчета времени, созданная 70 лет назад, и ее резонаторы и генераторы хорошо служат нам на протяжении десятилетий. Однако в индустрии хронометража происходит тихая революция. Новое поколение синхронизирующих устройств, основанных на миниатюрных, оригинальных резонаторах микроэлектронных механических систем (МЭМС), заменяет кварц в приложениях, требующих высочайшей надежности и устойчивости к факторам окружающей среды. Технология MEMS в сочетании с аналоговыми схемами обеспечивает полное решение для синхронизации, которое намного меньше и потребляет меньше энергии, чем аналогичные устройства на основе кварца, и гораздо более устойчиво к суровым условиям окружающей среды.
Почему MEMS стала де-факто технологией синхронизации 5G?
Устройства синхронизации MEMS совершенствовались на протяжении нескольких поколений и постепенно вытесняли кварцевые аналоги во многих требовательных коммуникационных и сетевых приложениях, таких как 4G LTE и беспроводная инфраструктура 5G. Резонаторы, генераторы на основе МЭМС и полные устройства «система часов на кристалле» обеспечивают на порядок более высокие характеристики, надежность и отказоустойчивость, чем кварцевые решения. По этим причинам MEMS является идеальной технологией точной синхронизации для базовых станций с макро- и малыми сотами 5G, развернутых на открытом воздухе, помогая производителям оборудования и операторам мобильной связи реализовать перспективы 5G.
Заключение
Успех 5G будет частично зависеть от удовлетворенности клиентов не только с точки зрения непревзойденной производительности беспроводной связи, но и безупречной надежности. С 5G просто нет возможности для пропущенных вызовов или сбоев сети, вызванных экстремальными температурами, чрезмерной вибрацией или внезапными ударами. Будь то беспилотный автомобиль или удаленная хирургия, операторы и пользователи должны иметь возможность полагаться на 5G как на безотказную технологию. Производители оборудования 5G уже начали использовать технологию синхронизации на основе MEMS в сетевой инфраструктуре. Фактически, более 10 различных приложений 5G теперь используют устройства синхронизации MEMS.
Пришло время: революция 5G идет полным ходом, и последние достижения в технологии синхронизации MEMS помогут активизировать грядущие инновации и преобразование беспроводных сетей.
Об авторе
о SiTime