Следната генерација на безжична технологија е полна со предизвици, но тоа не го забави темпото.
Оваа технологија може да се пофали со многу високи стапки на податоци, многу помала латентност од 4G LTE и способност да се справи со значително зголемената густина на уредот по локација.Накратко, тоа е најдобрата технологија за справување со поплавата на податоци генерирани од автомобилски сензори, уреди за IoT и, сè повеќе, електроника од следната генерација.
Движечката сила зад оваа технологија е новиот воздушен интерфејс кој ќе им овозможи на мобилните мрежни оператори да постигнат поголема ефикасност со слична распределба на спектарот.Новата мрежна хиерархија ќе ја олесни работата со сегментирани 5G мрежи со тоа што ќе ви овозможи динамично да распределите повеќе видови сообраќај врз основа на специфични сообраќајни потреби.
„Станува збор за пропусниот опсег и доцнењето“, рече Мајкл Томпсон, архитект на RF Solutions во Групацијата за прилагодени IC и ПХБ на Cadence.„Колку брзо можам да добијам голема количина на податоци?Друга придобивка е тоа што ова е динамичен систем, така што ме заштедува од неволја да врзам цел канал или повеќе канали со пропусен опсег.Ова е слично на пропусната моќ на барање, во зависност од апликацијата.Ова е она што.Така, тој е пофлексибилен од стандардот од претходната генерација.Покрај тоа, неговиот капацитет е многу поголем“.
Ова отвора нови можности за примена во секојдневниот живот, на спортски настани, во индустријата и во транспортот.„Ако ставам доволно сензори во авионот, можам да го контролирам и со апликација како машинско учење, тој ќе почне да разбира кога некој дел, систем или процес треба да се поправат или заменат“, рече Томпсон.„Значи, има авион што лета низ земјата и ќе слета во Ла Гвардија.Чекај, ќе дојде некој и ќе го замени.Ова важи за многу голема опрема за земјување и опрема за рударство каде што системот се грижи за себе.Сакате да спречите паѓање на опремата од мултимилионски долари за да не седат таму и чекаат да се испратат делови. Ќе добивате податоци од илјадници од овие единици во исто време. Потребна е голема пропусност и мала латентност за брзо добивање информации. Ако треба да се свртите и да испратите нешто назад, можете исто така да го испратите многу брзо.
Една технологија, повеќекратни имплементации Терминот 5G се користи на различни начини овие денови.Во својата најопшта форма, ова е еволуција на мобилната безжична технологија која ќе овозможи управување со новите услуги преку стандарден воздушен интерфејс, објасни Колин Александар, директор за безжичен маркетинг за инфраструктурниот бизнис на Arm.„Неколку постоечки и нови фреквенции ќе бидат доделени за пренос на сообраќај од под-1 GHz на долги растојанија, приградска и поширока покриеност и сообраќај со милиметарски бранови од 26 до 60 GHz за нови случаи на употреба со висок капацитет и мала латентност.
Алијансата за мобилна мрежа на следната генерација (NGMN) и други развија нотација што прикажува случаи на употреба во трите точки на триаголникот - едниот агол за подобрен мобилен широкопојасен интернет, другиот за ултра сигурна комуникација со ниска латентност (URLLC).Тип на комуникациска машина.Секој од нив бара сосема различен тип на мрежа за нивните потреби.
„Ова води кон уште едно барање за 5G, барање да се дефинира основна мрежа“, рече Александар.„Основната мрежа ефикасно ќе ги размери сите овие различни типови на сообраќај“.
Тој истакна дека мобилните мрежни оператори работат на обезбедување на најфлексибилна надградба и проширување на нивните мрежи, користејќи виртуелизирани и контејнеризирани софтверски имплементации кои работат на стандарден компјутерски хардвер во облакот.
Во однос на типовите на сообраќај URLLC, овие апликации сега може да се управуваат од облакот.Но, ова бара поместување на некои контроли и кориснички функции поблиску до работ на мрежата, до воздушниот интерфејс.На пример, земете ги во предвид интелигентните роботи во фабриките кои бараат мрежи со ниска латентност од безбедносни и ефикасни причини.За ова ќе бидат потребни рабни компјутерски блокови, секој со способности за пресметување, складирање, забрзување и машинско учење, и дека некои, но не сите V2X и автомобилски апликациски услуги ќе имаат слични барања, вели Александар.
„Во случаи кога е потребна мала латентност, обработката може повторно да се премести на работ за да се пресметаат и комуницираат решенијата V2X.Ако апликацијата е повеќе за управување со ресурсите, како што е паркирањето или следењето на производителот, пресметувањето може да биде масовно пресметување во облак“.на уредот“, рече тој.
Дизајнирање за 5G За дизајнерските инженери задолжени да дизајнираат чипови 5G, има многу подвижни парчиња во сложувалката, секој со свој сет на размислувања.На пример, на базните станици, еден од главните проблеми е потрошувачката на енергија.
„Повеќето базни станици се дизајнирани со напредни јазли на технологијата ASIC и FPGA“, рече Џеф Тејт, извршен директор на Flex Logix.„Во моментов, тие се дизајнирани со помош на SerDes, кои трошат многу енергија и зафаќаат многу простор.Ако можете да изградите програмабилност во ASIC, можете да ја намалите потрошувачката на енергија и отпечатокот затоа што не ви требаат SerDes за брзо да работат надвор од чипот и имате поголем пропусен опсег помеѓу програмабилната логика и ASIC уредите што Intel го прави ова со ставање на нивните Xeons и Altera FPGA во ист пакет Така ќе добиете 100 пати поголема пропусност Интересни работи за базните станици Прво, ја развивате технологијата, а потоа можете да ја продавате и користите низ целиот свет.Со мобилен телефон, можете да креирате различни верзии за различни земји“.
Барањата се различни за уредите распоредени во основната мрежа и во облакот.Едно од клучните размислувања е архитектурата што го олеснува управувањето со софтверот и лесно пренесување на случаи на употреба на уреди.
„Екосистемот на стандарди за ракување со виртуелизирани контејнерски услуги како што е OPNFV (Отворена платформа за виртуелизација на мрежни функции) е многу важен“, рече Arm's Alexander.„Управувањето со интеракцијата помеѓу мрежните елементи и сообраќајот помеѓу уредите преку оркестрација на услуги исто така ќе биде клучно.ONAP (Платформа за автоматизација на отворена мрежа) е пример.Потрошувачката на енергија и ефикасноста на уредот се исто така клучни избори во дизајнот“.
На работ на мрежата, барањата вклучуваат мала латентност, висок пропусен опсег на ниво на корисник и мала потрошувачка на енергија.
„Забрзувачите треба да можат лесно да поддржат многу различни пресметковни барања со кои не секогаш најдобро се справува процесорот за општа намена“, рече Александар.Способноста за скала е многу важна.Поддршката за архитектура која лесно може да се скалира помеѓу ASIC, ASSP и FPGA е исто така важна, бидејќи рабното пресметување ќе се дистрибуира низ мрежи од која било големина и на кој било уред.Приспособливоста на софтверот е исто така важна“.
5G, исто така, може да предизвика промени во архитектурата на чипсетот, особено каде се наоѓаат радијата.Рон Лоуман рече дека додека аналогните предни делови на решенијата за LTE се поставени на радиото, процесорот или целосно интегрирани, кога дизајнерските тимови мигрираат кон новите технологии, тие предни делови обично се движат надвор од чипот, а потоа се враќаат на него. .како што напредува технологијата Тој, Стратешки маркетинг менаџер на Synopsys IoT.
„Со доаѓањето на 5G, се очекува дека повеќе радија, понапредни технологии и побрзи, понапредни технолошки јазли како што се 12 nm и повеќе ќе играат значајна улога во интегрираните компоненти“, рече Лоуман.„Ова бара конверторите на податоци кои влегуваат во аналогниот интерфејс да можат да ракуваат со гига-примероци во секунда.Високата доверливост е исто така секогаш важна.Факторите како отворениот спектар и користењето Wi-Fi го прават многу потешко отколку во минатото.Обидот да се справите со сето тоа не е лесна задача, а машинското учење и вештачката интелигенција можат да бидат добро прилагодени за да направат дел од напорната работа.Ова, пак, влијае на архитектурата, бидејќи ја вчитува не само обработката, туку и меморијата“.
Томпсон од Каденс се согласува.„Додека развиваме 5G или IoT за повисоки стандарди 802.11, па дури и некои размислувања за ADAS, се обидуваме да ја намалиме потрошувачката на енергија, да бидеме поевтини, да бидеме помали и да ги зголемиме перформансите со преместување во помали јазли.Споредете го тоа со вашата мешавина на загриженост, забележана во Руската Федерација“, рече тој.„Како што јазлите стануваат помали, IC-овите стануваат се помали.За да може ИЦ целосно да ја искористи својата помала големина, треба да биде во помало пакување.Има притисок работите да бидат помали и покомпактни, но тоа не е добра работа“.за RF дизајн“.„...во симулација, не се грижам премногу за ефектот на колото врз дистрибуцијата.Ако имам парче метал, може малку да личи на отпор, но на сите фреквенции изгледа како отпорник.Ако е RF ефект, тогаш тоа е далновод, ќе изгледа различно во зависност од тоа каква фреквенција испраќам преку него. Овие полиња ќе се активираат во други делови од ланецот. Сега собрав сè поблиску едно до друго и кога Степенот на врската се зголемува експоненцијално. Кога ќе стигнам до помалите јазли, овие ефекти на спојување стануваат поизразени, што исто така значи дека напонот на пристрасност е помал. Така, бучавата е голем ефект бидејќи не го пристрасувам уредот надолу. помал напон, исто ниво на бучава има поголем ефект. Многу од овие проблеми се присутни на ниво на системот во 5G.
Нов фокус на доверливоста Доверливоста доби ново значење во безжичните комуникации бидејќи овие чипови се користат во автомобилски, индустриски и медицински апликации.Ова генерално не е поврзано со безжичните комуникации, каде што неуспесите на врската, деградацијата на перформансите или каков било друг проблем што може да ја наруши услугата генерално се гледа како непријатност наместо безбедносен проблем.
„Треба да најдеме нови начини за да потврдиме дека функционалните безбедносни чипови ќе работат сигурно“, рече Роланд Јанке, раководител на Дизајн методи во Fraunhofer EAS.„Како индустрија, сè уште не сме таму.Во моментов се обидуваме да го структурираме процесот на развој.Треба да погледнеме како деловите и алатките комуницираат и имаме многу работа за да обезбедиме конзистентност“.
Јанке истакна дека досега најголем дел од проблемите се должат на една грешка во дизајнот.„Што ако има две или три грешки?Проверувачот треба да му каже на дизајнерот што може да тргне наопаку и каде се грешките, а потоа да ги врати назад за време на процесот на дизајнирање“.
Ова стана голем проблем на многу безбедносни критични пазари, а големиот проблем со безжичната и автомобилската индустрија е постојано зголемувањето на бројот на променливи од двете страни.„Некои од нив треба да бидат дизајнирани да бидат секогаш вклучени“, вели Оливер Кинг, CTO на Moortec.„Моделирањето пред време може да предвиди како работите ќе се користат.Тешко е да се предвиди.Ќе биде потребно време да се види како функционираат работите“.
Потребна е селска мрежа.Сепак, доволно компании сметаат дека 5G има доволно придобивки за да ги оправдаат напорите за изградба на инфраструктурата потребна за сето тоа да функционира.
Магди Абадир, потпретседател за маркетинг во Helic, рече дека најголемата разлика со 5G ќе биде понудената брзина на податоци.„5G може да работи со брзина од 10 до 20 гигабити во секунда.Инфраструктурата мора да го поддржува типот на брзина на пренос на податоци, а чиповите мора да ги обработуваат овие дојдовни податоци.За приемници и предаватели во опсези над 100 GB, мора да се земе предвид и фреквенцијата.Во Руската Федерација тие се навикнати на фреквенција од 70 GHz за радари и слично“.
Создавањето на оваа инфраструктура е сложена задача која опфаќа неколку алки во синџирот на снабдување со електроника.
„Магијата за која се зборува за да се случи ова е обидот да се направи поголема интеграција на RF страната на SoC“, рече Абадир.Интеграција со аналогни ADC и DAC компоненти со многу висока стапка на земање примероци.Сè мора да биде интегрирано во истиот SoC.Видовме интеграција и разговаравме за прашањата за интеграција, но ова преувеличува сè бидејќи поставува висока цел и ги принудува програмерите да се интегрираат дури и повеќе отколку што се мислеше.Многу е тешко да се изолира сè и да не влијае на соседните кола“.
Од оваа гледна точка, 2G е првенствено пренос на глас, додека 3G и 4G се повеќе пренос на податоци и поефикасна поддршка.Напротив, 5G претставува пролиферација на различни уреди, различни услуги и зголемен пропусен опсег.
„Новите модели на користење, како што се подобрениот мобилен широкопојасен интернет и поврзувањето со ниска латентност, бараат 10x зголемување на пропусниот опсег“, рече Мајк Фитон, стратешки планер и специјалист за бизнис развој во Achronix.„Покрај тоа, се очекува 5G да стане многу важен за V2X, особено за следната генерација на 5G.5G Release 16 ќе има URLLC што е многу важно за V2X апликациите.Апликација за тип на мрежа.
Планирањето за неизвесната иднина на 5G често се гледа како серија суперлативи со 10x повеќе пропусен опсег, 5x латентност и 5-10x повеќе уреди.Ова е комплицирано од фактот дека мастилото во спецификациите за 5G не е многу суво.Секогаш има доцни додатоци кои бараат флексибилност и се претвораат во програмабилност.
„Ако ги земете предвид двете големи потреби на хардверска податочна врска поради големата пропусност и потребата за флексибилност, тоа значи дека веројатно ќе ви треба некој вид посветен SoC или ASIC кој има поголема програмабилност помеѓу хардверот и софтверот.…ако ја погледнете секоја 5G платформа денес, сите тие се базирани на FPGA бидејќи едноставно не ја гледате пропусната моќ.Во одреден момент, сите главни безжични OEM најверојатно ќе се префрлат на поекономичен и оптимизиран софтвер ASIC моќност, но бара флексибилност и напор за да се намалат трошоците и потрошувачката на енергија.Станува збор за одржување на флексибилноста онаму каде што ви треба (во FPGA или вградени FPGA) и потоа додавање функционалност каде што е можно за да се постигне најниска цена и потрошувачка на енергија“.
Tate of Flex Logix се согласува.„Повеќе од 100 компании работат во оваа област.Спектарот е различен, протоколот е различен, а чиповите што се користат се различни.Чипот на повторувачот ќе биде поограничен во моќта на ѕидовите на зградата, каде што може да има место каде што eFPGA е повреден“.
Поврзани приказни Карпестиот пат до 5G До каде ќе оди оваа нова безжична технологија и кои предизвици остануваат да се надминат?Безжичното тестирање се соочува со нови предизвици Појавата на 5G и другите нови безжични технологии го отежнуваат тестирањето.Безжичното тестирање е едно од можните решенија.Технички разговор: Што значи 5G, новиот безжичен стандард за технолошката индустрија и какви предизвици претстојат.Започнува трката за тестирање на 5G опрема Следната генерација на безжична технологија сè уште е во развој, но продавачите на опрема се подготвени да тестираат 5G во пилотските распоредувања.
Индустријата постигна напредок во разбирањето како стареењето влијае на доверливоста, но повеќе променливи го отежнуваат поправањето.
Групата го истражува потенцијалот на 2D материјали, 1000-слојна NAND меморија и нови начини за ангажирање таленти.
Хетерогената интеграција и зголемената густина во предните јазли претставуваат некои предизвикувачки и застрашувачки предизвици за производството и пакувањето на ИЦ.
Потврдувањето на процесорот е многу потешко од ASIC со споредлива големина, а процесорите RISC-V додаваат уште еден слој на сложеност.
127 стартапи собраа 2,6 милијарди долари, со значителни средства собрани од поврзувањето на центрите за податоци, квантните компјутери и батериите.
Индустријата постигна напредок во разбирањето како стареењето влијае на доверливоста, но повеќе променливи го отежнуваат поправањето.
Хетерогени дизајни, термичка неусогласеност во различни случаи на употреба може да влијаат на сè, од забрзано стареење до искривување и дефект на системот.
Новиот стандард за меморија додава значителни придобивки, но сепак е скап и тежок за користење.Ова може да се промени.
Време на објавување: Мар-16-2023