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連接技術賦能5G通信新架構
瀏覽次數:14     發布時間:2019-07-10    

2019年6月6日,工信部向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電四家企業發放5G商用牌照。中國正式進入5G商用元年。


未來數據傳輸速率的提高有助于形成交互式生態系統,從而實現更智能、更高效、更互連的世界。據IHS預計, 2025年將有超過750億臺物聯網(IoT)設備接入網絡,其中大多數會采用無線技術;5G網絡將有力支持該網絡需求。然而,實現5G大規模商用絕非易事。就5G連接技術而言,AAS(有源天線系統)、MIMO(大規模多輸入多輸出)、C-RAN(云無線接入網絡)、邊緣計算等新架構的演進必將需要更先進的連接器技術。

蜂窩基站的演進將增加設計的復雜性。對于5G部署而言,了解其關鍵技術非常重要,如從單獨的射頻拉遠單元(RRU)和天線系統轉變為大規模多輸入多輸出(MIMO)AAU,需要集成天線元件和其他有源電子元件,可提升容量和覆蓋范圍,并降低射頻線纜要求以及纜線損耗。新的有源天線系統將使用MIMO天線,通過多個無線信道服務多位用戶,即多用戶大規模MIMO,簡稱MU-MIMO。大規模MIMO被視為未來超快5G網絡的核心基礎組件。MIMO本質是一種無線復用技術,可在同一無線信道同時發射和接收多個數據信號,每個數據信號通常都需要單獨的天線來發射和接收。大規模MIMO能夠使無線網絡的容量增加50倍左右,而更多的天線還可以實現更佳的數據傳輸功能、具備高可靠性及更強的抗干擾能力。我們希望新的天線系統能通過內部連接,如連接器和線纜,提高單位天線元件數據收發量。


5G部署的另一技術重點在于設計出高寬帶、多模式、高效率以及高度集成的下一代無線射頻系統,以處理大量不同的應用和服務組合,從而滿足從農村通信塔到城市布設的各種需求。在5G射頻單元內部,有源電子元件與無源天線陣列集成在一起。這些組件的布局離不開天線板、電子元件板和濾波器,例如:
•   通過高速連接,將輸入/輸出(I/O)接口連接至射頻板;
•   有源天線系統(AAS)內部和外部需要高速輸入/輸出(I/O)接口
•   極可能包含電源、光纖以及混合(電源、射頻和低速信號)接口
•   除了互連器件和傳感器,還需要考慮硅晶、雙工器以及振蕩器等


因而,射頻單元內部的連接必須能夠處理高速、高功率信號,滿足更嚴苛的電磁干擾(EMI)、信號完整性(SI)以及散熱性能要求。連接器必須足夠小巧,以滿足有源天線系統(AAS)對于整體尺寸的限制。天線是無線系統中最重要的通信元件。考慮到天線元件數量龐大,元件之間需要大量的連接,連接器安裝過程中的易操作性也很重要。

5G核心網依靠極其高效的云端基礎設施。Cloud RAN(或稱集中式RAN)是近年來的趨勢,而亞太地區的運營商正在引領這一潮流。例如,中國、韓國和日本的運營商正大力部署先進的新型C-RAN架構。C-RAN(云無線接入網)架構主要將基帶單元(BBU)的資源集中化,并采用虛擬化等云技術。OEM廠商可以選擇BBU功能的切分位置, 不同的切分位置直接影響到I/O的帶寬。借助C-RAN,許多蜂窩基站的基帶處理可以實現集中化。C-RAN通過協調不同蜂窩基站來提升性能,同時整合資源以節省成本。


然而,隨著在C-RAN中樞實現BBU的集中化,前傳(Fronthaul)的概念被引入網絡。前傳指的是BBU池與蜂窩基站或小基站中的射頻拉遠單元之間的鏈路。光纖能夠提供更高的帶寬,因而成為前傳的最佳選擇。但由于切分位置的不同,微波鏈路依然會占有一席之地。一方面,這些變化將使大量電子元件將集中在大規模MIMO有源天線系統的盒內,產生大量熱量,因此所有組件需要承受更大的熱應力。另一方面,C-RAN將需要更高帶寬的連接和更高帶寬的收發器來支持。

隨著數據中心在規模和能力方面的大幅提升,出現了一種新趨勢——邊緣計算和邊緣云。5G邊緣計算將為終端用戶在核心網邊緣的應用,提供更大容量、更低時延、更高移動性、更高可靠性和準確性。此外,云計算可將大數據中心的高效率和高能力賦予最緊湊的5G小型設備。這將實現更加標準化的基礎設施及開放化的構建模塊,從而形成數據中心的規模效應。在這種分布式計算中,大部分計算都可能在智能設備(內嵌傳感器)或邊緣設備等分布式設備節點上執行,而非由數據中心完成。這些設備的設計正在發生改變,將采用集成微控制器、執行器芯片和模塊的智能傳感器。這同樣會改變連接器和線纜在系統中的角色和要求。


5G有望實現更快的傳輸速率、更強大的數據交換網絡和更實時無縫的通信,將推動對先進、創新連接解決方案的需求快速增長。TE 作為高速、散熱性能和EMI/SI解決方案以及嚴苛環境領域的創新領導者,正與全球各大5G無線通信設備OEM廠商和云服務商開展密切合作,以5G解決方案和專業能力,支持5G網絡的成功部署。


文章來源:化合物半導體雜志 
 



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