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连接技术赋能5G通信新架构
浏览次数:27     发布时间:2019-07-10    

2019年6月6日,工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电四家企业发放5G商用牌照。中国正式进入5G商用元年。


未来数据传输速率的提高有助于形成交互式生态系统,从而实现更智能、更高效、更互连的世界。据IHS预计, 2025年将有超过750亿台物联网(IoT)设备接入网络,其中大多数会采用无线技术;5G网络将有力支持该网络需求。然而,实现5G大规模商用绝非易事。就5G连接技术而言,AAS(有源天线系统)、MIMO(大规模多输入多输出)、C-RAN(云无线接入网络)、边缘计算等新架构的演进必将需要更先进的连接器技术。

蜂窝基站的演进将增加设计的复杂性。对于5G部署而言,了解其关键技术非常重要,如从单独的射频拉远单元(RRU)和天线系统转变为大规模多输入多输出(MIMO)AAU,需要集成天线元件和其他有源电子元件,可提升容量和覆盖范围,并降低射频线缆要求以及缆线损耗。新的有源天线系统将使用MIMO天线,通过多个无线信道服务多位用户,即多用户大规模MIMO,简称MU-MIMO。大规模MIMO被视为未来超快5G网络的核心基础组件。MIMO本质是一种无线复用技术,可在同一无线信道同时发射和接收多个数据信号,每个数据信号通常都需要单独的天线来发射和接收。大规模MIMO能够使无线网络的容量增加50倍左右,而更多的天线还可以实现更佳的数据传输功能、具备高可靠性及更强的抗干扰能力。我们希望新的天线系统能通过内部连接,如连接器和线缆,提高单位天线元件数据收发量。


5G部署的另一技术重点在于设计出高宽带、多模式、高效率以及高度集成的下一代无线射频系统,以处理大量不同的应用和服务组合,从而满足从农村通信塔到城市布设的各种需求。在5G射频单元内部,有源电子元件与无源天线阵列集成在一起。这些组件的布局离不开天线板、电子元件板和滤波器,例如:
•   通过高速连接,将输入/输出(I/O)接口连接至射频板;
•   有源天线系统(AAS)内部和外部需要高速输入/输出(I/O)接口
•   极可能包含电源、光纤以及混合(电源、射频和低速信号)接口
•   除了互连器件和传感器,还需要考虑硅晶、双工器以及振荡器等


因而,射频单元内部的连接必须能够处理高速、高功率信号,满足更严苛的电磁干扰(EMI)、信号完整性(SI)以及散热性能要求。连接器必须足够小巧,以满足有源天线系统(AAS)对于整体尺寸的限制。天线是无线系统中最重要的通信元件。考虑到天线元件数量庞大,元件之间需要大量的连接,连接器安装过程中的易操作性也很重要。

5G核心网依靠极其高效的云端基础设施。Cloud RAN(或称集中式RAN)是近年来的趋势,而亚太地区的运营商正在引领这一潮流。例如,中国、韩国和日本的运营商正大力部署先进的新型C-RAN架构。C-RAN(云无线接入网)架构主要将基带单元(BBU)的资源集中化,并采用虚拟化等云技术。OEM厂商可以选择BBU功能的切分位置, 不同的切分位置直接影响到I/O的带宽。借助C-RAN,许多蜂窝基站的基带处理可以实现集中化。C-RAN通过协调不同蜂窝基站来提升性能,同时整合资源以节省成本。


然而,随着在C-RAN中枢实现BBU的集中化,前传(Fronthaul)的概念被引入网络。前传指的是BBU池与蜂窝基站或小基站中的射频拉远单元之间的链路。光纤能够提供更高的带宽,因而成为前传的最佳选择。但由于切分位置的不同,微波链路依然会占有一席之地。一方面,这些变化将使大量电子元件将集中在大规模MIMO有源天线系统的盒内,产生大量热量,因此所有组件需要承受更大的热应力。另一方面,C-RAN将需要更高带宽的连接和更高带宽的收发器来支持。

随着数据中心在规模和能力方面的大幅提升,出现了一种新趋势——边缘计算和边缘云。5G边缘计算将为终端用户在核心网边缘的应用,提供更大容量、更低时延、更高移动性、更高可靠性和准确性。此外,云计算可将大数据中心的高效率和高能力赋予最紧凑的5G小型设备。这将实现更加标准化的基础设施及开放化的构建模块,从而形成数据中心的规模效应。在这种分布式计算中,大部分计算都可能在智能设备(内嵌传感器)或边缘设备等分布式设备节点上执行,而非由数据中心完成。这些设备的设计正在发生改变,将采用集成微控制器、执行器芯片和模块的智能传感器。这同样会改变连接器和线缆在系统中的角色和要求。


5G有望实现更快的传输速率、更强大的数据交换网络和更实时无缝的通信,将推动对先进、创新连接解决方案的需求快速增长。TE 作为高速、散热性能和EMI/SI解决方案以及严苛环境领域的创新领导者,正与全球各大5G无线通信设备OEM厂商和云服务商开展密切合作,以5G解决方案和专业能力,支持5G网络的成功部署。


文章来源:化合物半导体杂志 
 



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