Sljedeća generacija bežične tehnologije prepuna je izazova, ali to nije usporilo tempo.
Ova tehnologija se može pohvaliti vrlo visokim brzinama podataka, mnogo manjom latencijom od 4G LTE i sposobnošću da se nosi sa znatno povećanom gustinom uređaja po ćelijskoj lokaciji.Ukratko, to je najbolja tehnologija za rukovanje poplavom podataka generiranih od strane automobilskih senzora, IoT uređaja i, sve više, elektronike sljedeće generacije.
Pokretačka snaga ove tehnologije je novi zračni interfejs koji će omogućiti operaterima mobilnih mreža da postignu veću efikasnost sa sličnom dodjelom spektra.Nova hijerarhija mreže će olakšati rad sa segmentiranim 5G mrežama omogućavajući vam da dinamički dodijelite više vrsta prometa na osnovu specifičnih prometnih potreba.
“Radi se o propusnosti i kašnjenju,” rekao je Michael Thompson, RF Solutions Architect u Cadence's Custom ICs and PCBs Group.„Koliko brzo mogu dobiti veliku količinu podataka?Još jedna prednost je što je ovo dinamički sistem, tako da me štedi muku vezanja cijelog kanala ili više kanala širine pojasa.Ovo je slično propusnosti na zahtjev, ovisno o aplikaciji.Ovo je šta.Stoga je fleksibilniji od standarda prethodne generacije.Osim toga, njen kapacitet je mnogo veći.”
Ovo otvara nove mogućnosti primjene u svakodnevnom životu, na sportskim događajima, u industriji i transportu.„Ako stavim dovoljno senzora na avion, mogu ga kontrolisati, a sa aplikacijom kao što je mašinsko učenje, on će početi da razume kada deo, sistem ili proces treba da se popravi ili zameni“, rekao je Thompson.„Znači, avion leti kroz zemlju i sleće u LaGuardiju.Čekaj, doći će neko i zamijeniti ga.Ovo važi za veoma veliku opremu za zemljane radove i rudarsku opremu gde sistem brine o sebi.Želite spriječiti da se ova oprema vrijedna više miliona dolara sruši kako ne bi sjedila i čekala da se dijelovi pošalju. Primaćete podatke od hiljada ovih jedinica u isto vrijeme. Potrebno je mnogo propusnog opsega i nisko kašnjenje za brzo dobijanje informacija. Ako se trebate okrenuti i poslati nešto nazad, možete to poslati i vrlo brzo.”
Jedna tehnologija, više implementacija Termin 5G se danas koristi na različite načine.U svom najopštijem obliku, ovo je evolucija ćelijske bežične tehnologije koja će omogućiti upravljanje novim uslugama preko standardnog vazdušnog interfejsa, objasnio je Colin Alexander, direktor bežičnog marketinga za infrastrukturno poslovanje kompanije Arm.“Nekoliko postojećih i novih frekvencija bit će dodijeljeno za prijenos saobraćaja ispod 1 GHz na velike udaljenosti, prigradsku i širu pokrivenost i saobraćaj milimetarskih talasa od 26 do 60 GHz za nove slučajeve upotrebe velikog kapaciteta i niske latencije.”
Savez mobilnih mreža sljedeće generacije (NGMN) i drugi razvili su notaciju koja prikazuje slučajeve upotrebe u tri tačke trougla – jedan ugao za poboljšani mobilni širokopojasni pristup, drugi za ultra-pouzdanu komunikaciju niske latencije (URLLC).Tip komunikacione mašine.Svaki od njih zahtijeva potpuno drugačiji tip mreže za svoje potrebe.
“Ovo dovodi do još jednog zahtjeva za 5G, zahtjeva za definiranjem jezgrene mreže”, rekao je Alexander.„Jezgra mreže će efikasno skalirati sve ove različite vrste saobraćaja.”
Napomenuo je da operateri mobilnih mreža rade na pružanju najfleksibilnije nadogradnje i proširenja svojih mreža, koristeći virtualizirane i kontejnerizirane softverske implementacije koje rade na standardnom računarskom hardveru u oblaku.
Što se tiče tipova URLLC saobraćaja, ovim aplikacijama se sada može upravljati iz oblaka.Ali to zahtijeva premještanje nekih kontrola i korisničkih funkcija bliže rubu mreže, zračnom interfejsu.Na primjer, uzmite u obzir inteligentne robote u tvornicama koje zahtijevaju mreže niske latencije iz sigurnosnih i efikasnih razloga.Ovo će zahtijevati rubne računarske blokove, od kojih svaki ima mogućnosti izračunavanja, skladištenja, ubrzanja i mašinskog učenja, i da će neki, ali ne svi V2X i servisi aplikacija za automobile, imati slične zahtjeve, kaže Alexander.
„U slučajevima kada je potrebno malo kašnjenje, obrada se ponovo može pomeriti na ivicu radi izračunavanja i komuniciranja V2X rešenja.Ako se aplikacija više bavi upravljanjem resursima, kao što je parkiranje ili praćenje proizvođača, računanje može biti masovno računanje u oblaku.”na uređaju“, rekao je on.
Dizajniranje za 5G Za dizajnere koji imaju zadatak da dizajniraju 5G čipove, postoji mnogo pokretnih dijelova u slagalici, svaki sa svojim skupom razmatranja.Na primjer, na baznim stanicama, jedan od glavnih problema je potrošnja energije.
“Većina baznih stanica je dizajnirana sa naprednim ASIC i FPGA tehnološkim čvorovima,” rekao je Geoff Tate, izvršni direktor Flex Logixa.“Trenutno su dizajnirani koristeći SerDes, koji troše mnogo energije i zauzimaju puno prostora.Ako možete ugraditi programibilnost u ASIC, možete smanjiti potrošnju energije i otisak jer vam nije potreban SerDes za brzo pokretanje van čipa i imate više propusnog opsega između programabilne logike i ASIC-a Intel to čini tako što stavlja svoje Xeone i Altera FPGA u isti paket Tako da dobijate 100 puta veću propusnost Zanimljivosti o baznim stanicama Prvo, razvijate tehnologiju, a zatim je možete prodavati i koristiti širom svijeta.Pomoću mobilnog telefona možete kreirati različite verzije za različite zemlje.”
Zahtjevi su različiti za uređaje raspoređene u osnovnoj mreži i u oblaku.Jedno od ključnih razmatranja je arhitektura koja olakšava upravljanje softverom i lako prenosi slučajeve upotrebe na uređaje.
„Ekosistem standarda za rukovanje virtuelizovanim kontejnerskim uslugama kao što je OPNFV (Otvorena platforma za virtuelizaciju mrežnih funkcija) je veoma važan,“ rekao je Alexander iz Arma.„Upravljanje interakcijom između mrežnih elemenata i saobraćaja između uređaja kroz orkestraciju usluga takođe će biti ključno.ONAP (Open Network Automation Platform) je primjer.Potrošnja energije i efikasnost uređaja su takođe ključni izbori u dizajnu.”
Na rubu mreže zahtjevi uključuju nisko kašnjenje, visoku propusnost na korisničkom nivou i nisku potrošnju energije.
“Ubrzivači moraju biti u stanju da lako podrže mnoge različite računske zahtjeve koje nije uvijek najbolje rješavati CPU opšte namjene,” rekao je Alexander.Sposobnost skaliranja je veoma važna.Podrška za arhitekturu koja se lako može skalirati između ASIC-a, ASSP-a i FPGA-a je također važna, jer će rubno računanje biti distribuirano u mrežama bilo koje veličine i na bilo kojem uređaju.Skalabilnost softvera je također važna.”
5G bi također mogao uzrokovati promjene u arhitekturi čipseta, posebno tamo gdje se radija nalaze.Ron Lowman je rekao da dok se analogni front-endovi LTE rješenja postavljaju na radio, procesor ili su potpuno integrirani, kada dizajnerski timovi migriraju na nove tehnologije, ti front-endovi obično prvo izlaze iz čipa, a zatim se vraćaju na njega. .kako tehnologija napreduje On, Synopsys IoT Strateški marketing menadžer.
„Sa pojavom 5G, očekuje se da će više radio stanica, naprednije tehnologije i brži, napredniji tehnološki čvorovi kao što su 12nm i više igrati značajnu ulogu u integrisanim komponentama“, rekao je Lowman.“Ovo zahtijeva pretvarače podataka koji ulaze u analogni interfejs da bi mogli da obrađuju gigasample u sekundi.Visoka pouzdanost je također uvijek važna.Faktori poput otvorenog spektra i korištenja Wi-Fi-ja čine ga mnogo težim nego što je to bilo u prošlosti.Pokušaj da se nosite sa svim tim nije lak zadatak, a mašinsko učenje i veštačka inteligencija mogu biti pogodni za obavljanje nekog teškog posla.To zauzvrat utječe na arhitekturu, jer opterećuje ne samo obradu, već i memoriju.”
Thompson iz Cadence se slaže.“Dok razvijamo 5G ili IoT za više 802.11 standarde, pa čak i neke ADAS razmatranja, pokušavamo smanjiti potrošnju energije, biti jeftiniji, biti manji i povećati performanse prelaskom na manje čvorove.Uporedite to sa vašom mešavinom zabrinutosti, primećenom u Ruskoj Federaciji”, rekao je on.„Kako čvorovi postaju manji, IC-ovi postaju sve manji.Da bi IC u potpunosti iskoristio svoju manju veličinu, mora biti u manjem pakovanju.Postoji pritisak da stvari budu manje i kompaktnije, ali to nije dobra stvar.”za RF dizajn”.“...u simulaciji, ne brinem previše o efektu kola na distribuciju.Ako imam komad metala, možda malo liči na otpornik, ali izgleda kao otpornik na svim frekvencijama.Ako je to RF efekat, onda je to dalekovod, izgledat će drugačije ovisno o tome koju frekvenciju šaljem preko njega. Ova polja će se aktivirati u drugim dijelovima lanca. Sada sam sve skupio bliže jedno drugom i kada Kada dođem do manjih čvorova, ovi efekti spajanja postaju izraženiji, što takođe znači da je napon prednapona manji. Dakle, šum je veliki efekat jer ne spuštam uređaj prema dolje. niži napon, isti nivo buke ima više efekta. Mnogi od ovih problema prisutni su na nivou sistema u 5G.”
Novi fokus na pouzdanost Pouzdanost je dobila novo značenje u bežičnim komunikacijama jer se ovi čipovi koriste u automobilskoj, industrijskoj i medicinskoj primjeni.Ovo općenito nije povezano s bežičnom komunikacijom, gdje se kvarovi veze, degradacija performansi ili bilo koji drugi problem koji bi mogao poremetiti uslugu općenito smatrati neugodnošću, a ne sigurnosnim problemom.
“Moramo pronaći nove načine da provjerimo da li će funkcionalni sigurnosni čipovi raditi pouzdano,” rekao je Roland Jahnke, voditelj metoda dizajna u Fraunhofer EAS.“Kao industrija, još nismo tamo.Trenutno pokušavamo da strukturiramo proces razvoja.Moramo pogledati kako dijelovi i alati međusobno djeluju i imamo puno posla da osiguramo konzistentnost.”
Jahnke je napomenuo da je do sada većina problema nastala zbog jedne greške u dizajnu.„Šta ako postoje dvije ili tri greške?Verifikator bi trebao reći dizajneru šta bi moglo poći po zlu i gdje su greške, a zatim ih vratiti u toku procesa dizajna.”
Ovo je postalo veliki problem na mnogim tržištima kritičnim za sigurnost, a veliki problem s bežičnim i automobilskim je sve veći broj varijabli na obje strane.“Neke od njih moraju biti dizajnirane da uvijek budu uključene”, kaže Oliver King, CTO kompanije Moortec.“Modeliranje unaprijed može predvidjeti kako će se stvari koristiti.Teško je predvidjeti.Trebat će vremena da vidimo kako stvari funkcioniraju.”
Potrebna je seoska mreža.Međutim, dovoljan broj kompanija smatra da 5G ima dovoljno prednosti da opravda napore da se izgradi infrastruktura koja je potrebna da bi sve funkcioniralo.
Magdi Abadir, potpredsjednik marketinga u Helicu, rekao je da će najveća razlika u odnosu na 5G biti ponuđene brzine prijenosa podataka.“5G može raditi pri brzinama od 10 do 20 gigabita u sekundi.Infrastruktura mora podržavati vrstu brzine prijenosa podataka, a čipovi moraju obraditi ove dolazne podatke.Za prijemnike i predajnike u opsezima iznad 100 GB, frekvencija se također mora uzeti u obzir.U Ruskoj Federaciji su navikli na frekvenciju od 70 GHz za radare i slično.”
Stvaranje ove infrastrukture je složen zadatak koji obuhvata nekoliko karika u lancu opskrbe elektronikom.
„Čarolija o kojoj se priča da bi se ovo dogodilo je pokušaj veće integracije na RF strani SoC-a“, rekao je Abadir.Integracija sa analognim ADC i DAC komponentama sa veoma velikom stopom uzorkovanja.Sve mora biti integrisano u isti SoC.Vidjeli smo integraciju i razgovarali o pitanjima integracije, ali ovo sve preuveličava jer postavlja visok cilj i prisiljava programere da se integriraju čak i više nego što se ranije mislilo.Veoma je teško sve izolovati i ne uticati na susedna kola.”
Sa ove tačke gledišta, 2G je prvenstveno prenos glasa, dok su 3G i 4G više prenos podataka i efikasnija podrška.Naprotiv, 5G predstavlja proliferaciju različitih uređaja, različitih usluga i povećane propusnosti.
„Novi modeli upotrebe kao što su poboljšani mobilni širokopojasni pristup i povezivanje sa malim kašnjenjem zahtevaju 10x povećanje propusnog opsega“, rekao je Mike Fitton, strateški planer i stručnjak za poslovni razvoj u Achronixu.“Osim toga, očekuje se da će 5G postati vrlo važan za V2X, posebno za sljedeću generaciju 5G.5G izdanje 16 će imati URLLC što je vrlo važno za V2X aplikacije.Aplikacija tipa mreže.
Planiranje neizvjesne budućnosti 5G često se posmatra kao niz superlativa sa 10x većom propusnošću, 5x kašnjenjem i 5-10x više uređaja.Ovo je komplikovano činjenicom da mastilo u 5G specifikacijama nije baš suvo.Uvijek postoje kasni dodaci koji zahtijevaju fleksibilnost i pretvaraju se u programibilnost.
“Ako uzmete u obzir dvije velike potrebe za hardverskom podatkovnom vezom zbog velike propusnosti i potrebe za fleksibilnošću, to znači da će vam vjerojatno trebati neka vrsta namjenskog SoC-a ili ASIC-a koji ima više programiranja između hardvera i softvera.…ako pogledate svaku 5G platformu danas, sve su bazirane na FPGA jer jednostavno ne vidite propusnost.U nekom trenutku, svi glavni bežični OEM-i će vjerovatno prijeći na ekonomičnije i optimizovanije softversko ASIC napajanje, ali zahtijeva fleksibilnost i pogon za smanjenje troškova i potrošnje energije.Radi se o održavanju fleksibilnosti tamo gdje vam je potrebna (u FPGA ili ugrađenim FPGA uređajima), a zatim o dodavanju funkcionalnosti gdje je to moguće za postizanje najniže cijene i potrošnje energije.”
Tate of Flex Logix se slaže.“Više od 100 kompanija posluje u ovoj oblasti.Spektar je drugačiji, protokol je drugačiji, a čipovi koji se koriste su različiti.Čip repetitora će imati više ograničene snage na zidovima zgrade, gdje može postojati mjesto gdje je eFPGA vrijedniji.”
Povezane priče Stenoviti put do 5G Koliko daleko će ova nova bežična tehnologija ići i koji izazovi ostaju da se prevaziđu?Bežično testiranje suočava se s novim izazovima Pojava 5G i drugih novih bežičnih tehnologija još više otežava testiranje.Bežično testiranje je jedno od mogućih rješenja.Tech Talk: Šta 5G, novi bežični standard, znači za tehnološku industriju i koji izazovi su pred nama.Počinje utrka opreme za testiranje 5G Sljedeća generacija bežične tehnologije je još uvijek u razvoju, ali prodavači opreme spremni su testirati 5G u pilot implementaciji.
Industrija je postigla napredak u razumijevanju kako starenje utječe na pouzdanost, ali više varijabli otežava popravku.
Grupa istražuje potencijal 2D materijala, 1000-slojnu NAND memoriju i nove načine za zapošljavanje talenata.
Heterogena integracija i sve veća gustoća u front-end čvorovima predstavljaju izazovne i zastrašujuće izazove za proizvodnju i pakovanje IC-a.
Validacija procesora je mnogo teža od ASIC-a uporedive veličine, a RISC-V procesori dodaju još jedan sloj složenosti.
127 startupa prikupilo je 2,6 milijardi dolara, uz značajna sredstva prikupljena povezivanjem podatkovnih centara, kvantnim računarstvom i baterijama.
Industrija je postigla napredak u razumijevanju kako starenje utječe na pouzdanost, ali više varijabli otežava popravku.
Heterogeni dizajni, termička neusklađenost u različitim slučajevima upotrebe mogu uticati na sve, od ubrzanog starenja do savijanja i kvara sistema.
Novi standard memorije dodaje značajne prednosti, ali je i dalje skup i težak za korištenje.Ovo se može promijeniti.
Vrijeme objave: Mar-16-2023