5G; endüstrileri, toplumu, iletişim ve yaşama biçimimizi dönüştürüyor. Sadece daha hızlı bir 4G LTE değil, 5G telekomünikasyon tarihindeki en dönüştürücü teknolojilerden biridir. 10G'den 4 kat daha hızlıdır, 10,000 kat daha fazla ağ trafiğini destekler ve 100 kat daha fazla cihazı işleyebilir, aynı zamanda sıfır algılanan kesinti süresiyle gecikmenin ellide birine olanak sağlar. 5G'nin vaadinin yerine getirilmesine yardımcı olacak en önemli teknolojilerden biri mikroelektromekanik sistemler (MEMS) zamanlamasıdır. MEMS zamanlama, muadil kuvars bazlı cihazlara göre çok daha küçük ve daha düşük güçte çözümler sunar ve zorlu çevre koşullarına çok daha dayanıklıdır.
5G yeteneklerini tam olarak hayata geçirmek için hangi teknolojik değişiklikler gerekiyor?
5G, mevcut 4G altyapısının üzerine inşa edilse de, geniş ölçekte konuşlandırılan 5G ağları, iletişim altyapısının tamamen yeniden tasarlanmasını gerektirecektir. Endüstri uzmanları genel olarak 5G ağlarını tamamen kullanıma sunmanın ve nesnelerin interneti, otomatik sürüş, teletıp, yapay zeka, sanal ve artırılmış gerçeklik aracılığıyla tam değerini gerçekleştirmenin on yıl alabileceği konusunda hemfikir. Önde gelen operatörler bu yıl büyük metropol alanlarında 5G hizmeti sunmaya başladı ve 1.8 sonuna kadar dünya çapında 5 milyara kadar 2021G bağlantısının kurulduğunu görebiliriz. Uçtan uca 5G'yi mümkün kılan en önemli teknolojilerden biri MEMS zamanlamasıdır.
5G vaadinin yerine getirilmesi ihtiyacını doğurmaya devam eden şey nedir?
5G'nin tüm vaatlerini yerine getirmek, mevcut ağlarla mümkün olanın ötesinde performans, bant genişliği ve gecikme gerektirir. Şu ana kadar 6 GHz'in altında ağlar kurduk ve pazarın ultra hızlı milimetre Dalgasına (mmWave) ihtiyacı var teknoloji 24 GHz ila 40 GHz aralığında. Bu değişim, mmWave frekanslarıyla ilişkili görüş hattı, tıkanma ve kapsama sorunlarının üstesinden gelmek için dış mekan ekipmanlarının geniş çapta konuşlandırılmasını gerektirecek.
5G ile iki önemli dağıtım gereksinimi ortaya çıktı: mevcut kapasite miktarını artırmak için mümkün olan her yere hücre sahalarının eklendiği ağ yoğunlaştırması ve ağları dönüştürmek ve 5G destekli hizmetleri etkinleştirmek için ışık ve diğer hizmet direklerinin kullanıldığı bulutlaştırma. Şok, titreşim, aşırı sıcaklıklar ve diğer zorlu ortam faktörlerine maruz kalmaları nedeniyle, bu dağıtımlar dayanıklı, sağlamlaştırılmış zamanlama bileşenleri gerektirir; bu da MEMS anlamına gelir.
5G güvenilirliği nasıl sağlanıyor?
Güvenilir, dayanıklı 5G mmWave ağlarının sağlanması, lamba direkleri, trafik ışıkları, stadyumlar, çatılar ve dış duvarlar gibi müşteri tesislerinin daha yakınına 100 kat daha fazla ekipmanın (baz istasyonları, küçük hücreler, röleler ve tekrarlayıcılar) yerleştirilmesini gerektirebilir. Bu ekipmanların çoğu zorlu dış ortamlarda çalışacak ve aşırı sıcaklıklara, rüzgara, titreşime ve şoka dayanacaktır.
5G uygulamalarından hangi teknolojiler etkileniyor veya bunlara dahil oluyor?
5G uygulamalarından etkilenen veya bunlara dahil olan donanım ve yazılım teknolojileri arasında, bunlarla sınırlı olmamak üzere, optimize edilmiş RF IC'ler, anten dizileri, amplifikatörler, ışın oluşturma ve ışın yönetimi teknikleri yer alır. Yakın zamanda düzenlenen operatör tanımlı açık ve akıllı radyo erişim ağları (O-RAN) konferansında, 5G için zamanlama senkronizasyonuna duyulan ihtiyaç oldukça tartışılan bir konuydu. Bunun nedeni, 5G'de yer alan temel tekniklerin çoğunun yalnızca senkronizasyon gerektirmesi değil, aynı zamanda bu ölçekte daha önce uygulanan herhangi bir şeyin ötesinde, aslında zamanlama hizalama seviyelerini de gerektirmesidir.
Zamanlama cihazları 5G dağıtımları için neden bu kadar önemli?
Zamanlama cihazları, iletişim altyapısından endüstriyel ekipmanlara, otomotiv sistemlerinden sayısız elektronik ürüne kadar tüm elektronik sistemlerin kalbidir. Zamanlama çipini, bir piyanist tarafından kullanılan ve müzisyene daha keskin, daha net bir müzik performansı için hassas, sabit bir vuruş sağlayan bir metronom olarak düşünün. Zamanlama teknolojisinin hayatımızdaki yaygınlığına rağmen, sistem mühendisleri ve mimarlar dışında nispeten az sayıda insan, son birkaç on yılda iletişim devrimlerinde saatlerin ve osilatörlerin oynadığı önemli rollerin farkındadır. 5G çağına girerken zamanlama teknolojisi her zamankinden daha kritik hale geldi.
5G'deki farklı zamanlama teknolojileri nelerdir? Neden silikon bazlı MEMS?
Çoğu elektronik sistem, tarihsel olarak analog kol saatlerimizin içinde sessizce yankılanan kuvars kristallerine işlevsel olarak benzeyen kuvars bazlı zamanlama cihazları kullanmıştır. Kuvars 70 yıllık bir zamanlama teknolojisidir ve rezonatörleri ve osilatörleri onlarca yıldır bize çok iyi hizmet etmiştir. Ancak zamanlama endüstrisinde sessiz bir devrim yaşanıyor. Küçük, dahiyane mikroelektronik mekanik sistem (MEMS) rezonatörlerine dayanan yeni nesil zamanlama cihazları, en yüksek güvenilirliği ve çevresel stres etkenlerine karşı dayanıklılığı gerektiren uygulamalarda kuvarsın yerini alıyor. MEMS teknolojisi, analog devrelerle birleştiğinde, eşdeğer kuvars bazlı cihazlara göre çok daha küçük ve daha düşük güçte, zorlu çevre koşullarına çok daha dayanıklı, eksiksiz bir zamanlama çözümü sunar.
MEMS neden fiili 5G zamanlama teknolojisi olarak ortaya çıktı?
MEMS zamanlama cihazları, birçok nesil boyunca mükemmelleştirildi ve 4G LTE ve 5G kablosuz altyapısı gibi birçok zorlu iletişim ve ağ uygulamasında sürekli olarak kuvars bazlı muadillerinin yerini aldı. MEMS tabanlı rezonatörler, osilatörler ve eksiksiz "çip üzerinde saat sistemi" cihazları, kuvars çözümlerden çok daha yüksek performans, güvenilirlik ve esneklik sağlar. Bu nedenlerden dolayı MEMS, açık havada konuşlandırılan 5G makro ve küçük hücreli baz istasyonları için ideal bir hassas zamanlama teknolojisi olup, ekipman üreticilerinin ve mobil taşıyıcıların 5G vaadini yerine getirmesine yardımcı olur.
Sonuç
5G'nin başarısı, yalnızca rakipsiz kablosuz performans açısından değil, aynı zamanda sağlam güvenilirlik açısından da kısmen müşteri memnuniyetine bağlı olacak. 5G ile aşırı sıcaklıklar, aşırı titreşim veya ani şoklardan kaynaklanan çağrıların kesilmesi veya ağ kesintileri gibi bir seçenek ortadan kalkıyor. İster kendi kendini süren bir araba ister uzaktan ameliyat için olsun, operatörler ve kullanıcılar, arıza korumalı bir teknoloji olarak 5G'ye güvenebilmelidir. 5G ekipman üreticileri, ağ altyapısında MEMS tabanlı zamanlama teknolojisini kullanmaya başladı bile. Aslında 10'dan fazla farklı 5G uygulaması artık MEMS zamanlama cihazlarını kullanıyor.
Zamanı geldi: 5G devrimi yolda ve MEMS zamanlama teknolojisindeki en son gelişmeler, yaklaşmakta olan kablosuz ağ yeniliğine ve dönüşümüne enerji vermeye yardımcı olacak.
Yazar hakkında
SiTime hakkında