5G กำลังเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรม สังคม และวิธีที่เราสื่อสารและใช้ชีวิต ไม่ใช่แค่ 4G LTE ที่เร็วกว่า แต่ 5G เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงได้มากที่สุดในประวัติศาสตร์ของโทรคมนาคม 10G เร็วกว่า 4 เท่า รองรับการรับส่งข้อมูลเครือข่ายมากกว่า 10,000 เท่า และสามารถรองรับอุปกรณ์ได้มากกว่า 100 เท่า ในขณะที่เปิดใช้งานเวลาแฝงหนึ่งในห้าสิบโดยไม่มีการหยุดทำงาน หนึ่งในเทคโนโลยีที่สำคัญที่สุดที่จะช่วยส่งมอบตามคำมั่นสัญญาของ 5G คือการกำหนดเวลาของระบบไมโครเครื่องกลไฟฟ้า (MEMS) การจับเวลา MEMS ให้โซลูชันที่มีขนาดเล็กกว่าและใช้พลังงานต่ำกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ควอตซ์ที่เทียบเท่ากันมาก และมีความทนทานต่อสภาวะแวดล้อมที่รุนแรงมากขึ้น
จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีอะไรบ้างจึงจะสามารถใช้ 5G ได้อย่างเต็มที่?
แม้ว่า 5G จะสร้างบนโครงสร้างพื้นฐาน 4G ที่มีอยู่ แต่เครือข่าย 5G ที่ปรับใช้ในวงกว้างจะต้องมีการออกแบบโครงสร้างพื้นฐานด้านการสื่อสารใหม่ทั้งหมด โดยทั่วไปแล้ว ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมเห็นด้วยว่าอาจต้องใช้เวลาถึงทศวรรษกว่าจะเปิดตัวเครือข่าย 5G ได้อย่างสมบูรณ์ และตระหนักถึงคุณค่าอย่างเต็มที่ผ่านอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ การขับขี่อัตโนมัติ การแพทย์ทางไกล ปัญญาประดิษฐ์ และเสมือนจริงและความจริงเสริม ผู้ให้บริการชั้นนำได้เริ่มให้บริการ 5G ในพื้นที่เมืองใหญ่หลักในปีนี้ และเราอาจเห็นการเชื่อมต่อ 1.8G มากถึง 5 พันล้านรายการทั่วโลกภายในสิ้นปี 2021 หนึ่งในเทคโนโลยีที่สำคัญที่สุดที่เปิดใช้งาน 5G ตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทางคือการกำหนดเวลา MEMS
อะไรเป็นแรงผลักดันให้ต้องปฏิบัติตามคำมั่นสัญญาของ 5G ต่อไป?
การส่งมอบ 5G ให้ได้เต็มประสิทธิภาพนั้นต้องการประสิทธิภาพ แบนด์วิธ และเวลาแฝงที่เกินกว่าที่เป็นไปได้ในเครือข่ายปัจจุบัน จนถึงตอนนี้ เราได้ปรับใช้เครือข่ายความถี่ต่ำกว่า 6 GHz และตลาดต้องการคลื่นมิลลิเมตรที่เร็วเป็นพิเศษ (mmWave) เทคโนโลยี ในช่วง 24-GHz ถึง 40-GHz การเปลี่ยนแปลงนี้จะต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์กลางแจ้งอย่างกว้างขวางเพื่อเอาชนะความท้าทายในแนวสายตา การอุดตัน และการครอบคลุมที่เกี่ยวข้องกับความถี่ mmWave
ข้อกำหนดในการใช้งานที่สำคัญสองประการเกิดขึ้นพร้อมกับ 5G: การทำให้เครือข่ายหนาแน่นขึ้นโดยเพิ่มไซต์เซลล์ทุกที่ที่สามารถทำได้ เพื่อเพิ่มปริมาณความจุที่มีอยู่และระบบคลาวด์ที่ใช้เสาไฟฟ้าแสงและยูทิลิตี้อื่นๆ เพื่อแปลงเครือข่ายและเปิดใช้งานบริการที่ขับเคลื่อนด้วย 5G เนื่องจากต้องเผชิญกับแรงกระแทก การสั่นสะเทือน อุณหภูมิสุดขั้ว และปัจจัยกดดันจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การใช้งานเหล่านี้จึงต้องการส่วนประกอบที่ยืดหยุ่นและจับเวลาได้ ซึ่งหมายถึง MEMS
ความน่าเชื่อถือของ 5G มั่นใจได้อย่างไร?
การรับประกันเครือข่าย 5G mmWave ที่เชื่อถือได้และยืดหยุ่นอาจต้องใช้อุปกรณ์มากขึ้นถึง 100 เท่า (สถานีฐาน เซลล์ขนาดเล็ก รีเลย์ และตัวทำซ้ำ) ที่ติดตั้งใกล้กับสถานที่ของลูกค้า เช่น บนเสาไฟ ไฟจราจร สนามกีฬา หลังคา และผนังภายนอก อุปกรณ์นี้ส่วนใหญ่จะทำงานในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง และทนทานต่ออุณหภูมิ ลม แรงสั่นสะเทือน และการกระแทกที่รุนแรง
เทคโนโลยีใดบ้างที่ได้รับผลกระทบหรือเกี่ยวข้องกับการใช้งาน 5G
เทคโนโลยีฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ได้รับผลกระทบหรือเกี่ยวข้องกับการใช้งาน 5G รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง RF ICs ที่ปรับให้เหมาะสม อาร์เรย์เสาอากาศ แอมพลิฟายเออร์ บีมฟอร์มมิ่ง และเทคนิคการจัดการบีม ในการประชุมเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุแบบเปิดและอัจฉริยะ (O-RAN) ที่ผู้ให้บริการกำหนดไว้เมื่อเร็วๆ นี้ ความจำเป็นในการซิงโครไนซ์เวลาสำหรับ 5G นั้นเป็นหัวข้อที่มีการพูดคุยกันอย่างมาก เนื่องจากเทคนิคพื้นฐานหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับ 5G ไม่เพียงแต่ต้องการการซิงโครไนซ์เท่านั้น แต่ในความเป็นจริงแล้วต้องการระดับการจัดตำแหน่งไทม์มิ่งที่มากกว่าสิ่งใดๆ ที่เคยปรับใช้ในระดับนี้
เหตุใดอุปกรณ์จับเวลาจึงมีความสำคัญมากสำหรับการปรับใช้ 5G
อุปกรณ์จับเวลาเป็นหัวใจสำคัญของระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด รวมถึงโครงสร้างพื้นฐานด้านการสื่อสาร อุปกรณ์อุตสาหกรรม ระบบยานยนต์ และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนนับไม่ถ้วน ลองนึกถึงชิพจับเวลาเป็นเครื่องเมตรอนอมที่ใช้โดยนักเล่นเปียโน ให้นักดนตรีมีจังหวะที่แม่นยำและสม่ำเสมอเพื่อการแสดงดนตรีที่คมชัดและชัดเจนยิ่งขึ้น แม้จะมีความแพร่หลายของเทคโนโลยีการจับเวลาในชีวิตของเรา แต่ผู้คนค่อนข้างน้อย - ยกเว้นวิศวกรระบบและสถาปนิก - ตระหนักถึงบทบาทที่สำคัญของนาฬิกาและออสซิลเลเตอร์ในการปฏิวัติการสื่อสารในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา เมื่อเราเข้าสู่ยุค 5G เทคโนโลยีการจับเวลามีความสำคัญมากกว่าที่เคย
เทคโนโลยีการจับเวลาที่แตกต่างกันใน 5G คืออะไร? ทำไมต้องใช้ MEMS แบบซิลิกอน
ระบบอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่เคยใช้อุปกรณ์จับเวลาแบบควอตซ์ ซึ่งทำงานคล้ายกับคริสตัลควอตซ์ที่สะท้อนอย่างเงียบ ๆ ภายในนาฬิกาข้อมือแบบแอนะล็อกของเรา ควอตซ์เป็นเทคโนโลยีจับเวลาอายุ 70 ปี ตัวสะท้อนและออสซิลเลเตอร์ของควอตซ์ได้ให้บริการเราเป็นอย่างดีตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม มีการปฏิวัติอย่างเงียบๆ ในอุตสาหกรรมการจับเวลา อุปกรณ์จับเวลารุ่นใหม่ที่ใช้เครื่องสะท้อนเสียงระบบกลไกไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (MEMS) ขนาดเล็กและชาญฉลาดได้เข้ามาแทนที่ควอตซ์ในการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือและความยืดหยุ่นสูงสุดต่อแรงกดดันจากสิ่งแวดล้อม เทคโนโลยี MEMS เมื่อรวมกับวงจรแอนะล็อก ให้โซลูชันการจับเวลาที่สมบูรณ์ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและใช้พลังงานต่ำกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ควอตซ์ที่เทียบเท่ากันมาก และมีความทนทานต่อสภาวะแวดล้อมที่รุนแรงมากขึ้น
เหตุใด MEMS จึงกลายเป็นเทคโนโลยีจับเวลา 5G โดยพฤตินัย
อุปกรณ์จับเวลา MEMS ได้รับการปรับปรุงให้สมบูรณ์แบบในหลายชั่วอายุคน และมีการแทนที่อุปกรณ์ที่ใช้ควอตซ์อย่างต่อเนื่องในแอปพลิเคชันด้านการสื่อสารและเครือข่ายที่มีความต้องการสูง เช่น โครงสร้างพื้นฐานไร้สาย 4G LTE และ 5G ตัวสะท้อนเสียง ออสซิลเลเตอร์ และอุปกรณ์ "clock-system-on-a-chip" ที่ใช้ MEMS ให้ประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความยืดหยุ่นสูงกว่าโซลูชันควอตซ์ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ MEMS จึงเป็นเทคโนโลยีการจับเวลาที่แม่นยำในอุดมคติสำหรับสถานีฐาน 5G แบบมาโครและเซลล์ขนาดเล็กที่ติดตั้งภายนอกอาคาร ช่วยให้ผู้ผลิตอุปกรณ์และผู้ให้บริการอุปกรณ์พกพาสามารถบรรลุตามคำมั่นสัญญาของ 5G
สรุป
ความสำเร็จของ 5G จะขึ้นอยู่กับความพึงพอใจของลูกค้าส่วนหนึ่ง ไม่เพียงแต่ในแง่ของประสิทธิภาพไร้สายที่ไม่มีใครเทียบได้ แต่ยังรวมถึงความน่าเชื่อถือที่แข็งแกร่งด้วย ด้วย 5G จึงไม่มีตัวเลือกสำหรับสายหลุดหรือเครือข่ายขัดข้องที่เกิดจากอุณหภูมิที่สูงเกินไป การสั่นสะเทือนมากเกินไป หรือการกระแทกกะทันหัน ไม่ว่าจะเป็นสำหรับรถยนต์ที่ขับด้วยตนเองหรือการผ่าตัดระยะไกล ผู้ปฏิบัติงานและผู้ใช้จะต้องสามารถพึ่งพา 5G เป็นเทคโนโลยีป้องกันความผิดพลาดได้ ผู้ผลิตอุปกรณ์ 5G ได้เริ่มใช้เทคโนโลยีการจับเวลาแบบ MEMS ในโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายแล้ว อันที่จริง แอปพลิเคชั่น 10G มากกว่า 5 รายการใช้อุปกรณ์จับเวลา MEMS
ถึงเวลาแล้ว: การปฏิวัติ 5G กำลังดำเนินไปด้วยดี และความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีจับเวลา MEMS จะช่วยกระตุ้นนวัตกรรมและการเปลี่ยนแปลงเครือข่ายไร้สายที่กำลังจะเกิดขึ้น
เกี่ยวกับผู้เขียน
เกี่ยวกับ SiTime