Ďalšia generácia bezdrôtovej technológie je plná výziev, ale to nespomalilo tempo.
Táto technológia sa môže pochváliť veľmi vysokými prenosovými rýchlosťami, oveľa nižšou latenciou ako 4G LTE a schopnosťou zvládnuť výrazne zvýšenú hustotu zariadení na bunku.Stručne povedané, je to najlepšia technológia na zvládnutie záplavy údajov generovaných automobilovými senzormi, zariadeniami internetu vecí a čoraz viac aj elektronikou novej generácie.
Hnacou silou tejto technológie je nové vzdušné rozhranie, ktoré umožní operátorom mobilných sietí dosiahnuť vyššiu efektivitu pri podobnom rozdelení spektra.Nová sieťová hierarchia uľahčí prácu so segmentovanými sieťami 5G tým, že vám umožní dynamicky prideľovať viacero typov prevádzky na základe špecifických potrieb prevádzky.
„Je to o šírke pásma a latencii,“ povedal Michael Thompson, RF Solutions Architect v Cadence's Custom ICs and PCBs Group.„Ako rýchlo môžem získať veľké množstvo údajov?Ďalšou výhodou je, že ide o dynamický systém, takže mi ušetrí problémy s viazaním celého kanála alebo viacerých kanálov so šírkou pásma.Je to podobné ako pri priepustnosti na požiadanie v závislosti od aplikácie.To je čo.Je teda flexibilnejší ako štandard predchádzajúcej generácie.Jeho kapacita je navyše oveľa vyššia.“
To otvára nové možnosti využitia v každodennom živote, na športových podujatiach, v priemysle a doprave.„Ak dám do lietadla dostatok senzorov, môžem ho ovládať a pomocou aplikácie, akou je strojové učenie, začne chápať, kedy je potrebné časť, systém alebo proces opraviť alebo vymeniť,“ povedal Thompson."Takže cez krajinu letí lietadlo a pristane v LaGuardii."Počkaj, niekto príde a vymení to.To platí pre veľmi veľké zariadenia na zemné práce a banské zariadenia, kde sa systém stará sám o seba.Chcete zabrániť zlyhaniu týchto zariadení v hodnote niekoľkých miliónov dolárov, aby tam nesedeli a nečakali na zaslanie súčiastok. Zároveň budete dostávať údaje z tisícok týchto jednotiek. Vyžaduje to veľa šírky pásma a nízka latencia na rýchle získanie informácií. Ak sa potrebujete otočiť a poslať niečo späť, môžete to tiež odoslať veľmi rýchlo.“
Jedna technológia, viacero implementácií Termín 5G sa v súčasnosti používa rôznymi spôsobmi.Vo svojej najvšeobecnejšej podobe ide o evolúciu celulárnej bezdrôtovej technológie, ktorá umožní spravovať nové služby cez štandardné vzdušné rozhranie, vysvetlil Colin Alexander, riaditeľ bezdrôtového marketingu pre infraštruktúru spoločnosti Arm.„Niekoľko existujúcich a nových frekvencií bude pridelených na prenos prevádzky od nižšej ako 1 GHz na dlhé vzdialenosti, prímestské a širšie pokrytie a prevádzku s milimetrovými vlnami od 26 do 60 GHz pre nové prípady použitia s vysokou kapacitou a nízkou latenciou.
Next Generation Mobile Network Alliance (NGMN) a iní vyvinuli notáciu, ktorá zobrazuje prípady použitia v troch bodoch trojuholníka – jeden roh pre vylepšené mobilné širokopásmové pripojenie, druhý pre ultra spoľahlivú komunikáciu s nízkou latenciou (URLLC).Typ komunikačného stroja.Každý z nich vyžaduje pre svoje potreby úplne iný typ siete.
"To vedie k ďalšej požiadavke na 5G, požiadavke na definovanie základnej siete," povedal Alexander.„Základná sieť bude efektívne škálovať všetky tieto rôzne typy prevádzky.“
Poznamenal, že operátori mobilných sietí pracujú na poskytovaní čo najflexibilnejšieho upgradu a rozšírenia svojich sietí pomocou virtualizovaných a kontajnerových softvérových implementácií bežiacich na štandardnom výpočtovom hardvéri v cloude.
Pokiaľ ide o typy návštevnosti URLLC, tieto aplikácie je teraz možné spravovať z cloudu.To si ale vyžaduje presunúť niektoré ovládacie prvky a používateľské funkcie bližšie k okraju siete, k vzdušnému rozhraniu.Zvážte napríklad inteligentné roboty v továrňach, ktoré vyžadujú siete s nízkou latenciou z dôvodu bezpečnosti a efektívnosti.To si bude vyžadovať okrajové výpočtové bloky, každý s výpočtovými, úložnými, akceleračnými a strojovými schopnosťami, a že niektoré, ale nie všetky V2X a automobilové aplikačné služby budú mať podobné požiadavky, hovorí Alexander.
„V prípadoch, keď sa vyžaduje nízka latencia, je možné spracovanie opäť posunúť na okraj, aby bolo možné počítať a komunikovať riešenia V2X.Ak je aplikácia viac o správe zdrojov, ako je parkovanie alebo sledovanie výrobcu, výpočtovou technikou môže byť hromadný cloud computing.“na zariadení “, – povedal.
Navrhovanie pre 5G Pre dizajnérov, ktorí majú za úlohu navrhovať 5G čipy, je v skladačke veľa pohyblivých kúskov, z ktorých každý má svoj vlastný súbor úvah.Napríklad pri základňových staniciach je jedným z hlavných problémov spotreba energie.
„Väčšina základných staníc je navrhnutá s pokročilými uzlami technológie ASIC a FPGA,“ povedal Geoff Tate, generálny riaditeľ spoločnosti Flex Logix.„V súčasnosti sú navrhnuté pomocou SerDes, ktoré spotrebúvajú veľa energie a zaberajú veľa miesta.Ak dokážete zabudovať programovateľnosť do ASIC, môžete znížiť spotrebu energie a stopu, pretože nepotrebujete SerDes na rýchly chod mimo čipu a máte väčšiu šírku pásma medzi programovateľnou logikou a ASIC Intel to robí vložením svojich Xeónov a Altera FPGA do rovnaký balík Takže získate 100-krát väčšiu šírku pásma Zaujímavosti o základňových staniciach Najprv vyviniete technológiu a potom ju môžete predávať a používať po celom svete.Pomocou mobilného telefónu môžete vytvárať rôzne verzie pre rôzne krajiny.“
Požiadavky sú odlišné pre zariadenia nasadené v základnej sieti a v cloude.Jedným z kľúčových aspektov je architektúra, ktorá uľahčuje správu softvéru a jednoduché prenášanie prípadov použitia na zariadenia.
„Ekosystém štandardov na spracovanie virtualizovaných kontajnerových služieb, ako je OPNFV (Open Platform for Network Function Virtualization), je veľmi dôležitý,“ povedal Alexander z Arm.„Riadenie interakcie medzi sieťovými prvkami a prevádzkou medzi zariadeniami prostredníctvom orchestrácie služieb bude tiež kľúčové.ONAP (Open Network Automation Platform) je príkladom.Spotreba energie a účinnosť zariadenia sú tiež kľúčovými voľbami dizajnu.“
Na okraji siete požiadavky zahŕňajú nízku latenciu, veľkú šírku pásma na užívateľskej úrovni a nízku spotrebu energie.
„Urýchľovače musia byť schopné jednoducho podporovať mnoho rôznych výpočtových požiadaviek, ktoré nie vždy najlepšie zvláda univerzálny CPU,“ povedal Alexander.Schopnosť škálovania je veľmi dôležitá.Dôležitá je aj podpora architektúry, ktorá sa dá ľahko škálovať medzi ASIC, ASSP a FPGA, pretože edge computing bude distribuovaný cez siete akejkoľvek veľkosti a na akomkoľvek zariadení.Dôležitá je aj škálovateľnosť softvéru.“
5G by tiež mohlo spôsobiť zmeny v architektúre čipsetu, najmä tam, kde sú umiestnené rádiá.Ron Lowman povedal, že zatiaľ čo analógové front-endy LTE riešení sú umiestnené na rádiu, procesore alebo plne integrované, keď dizajnérske tímy migrujú na nové technológie, tieto front-endy sa zvyčajne najskôr presunú z čipu a potom späť naň. .ako technológia napreduje On, manažér strategického marketingu IoT spoločnosti Synopsys.
„S príchodom 5G sa očakáva, že viaceré rádiá, pokročilejšie technológie a rýchlejšie a pokročilejšie technologické uzly, ako napríklad 12nm a vyššie, budú hrať významnú úlohu v integrovaných komponentoch,“ povedal Lowman.„To si vyžaduje, aby prevodníky dát, ktoré vstupujú do analógového rozhrania, boli schopné spracovať gigasamply za sekundu.Vždy je dôležitá aj vysoká spoľahlivosť.Faktory ako otvorené spektrum a používanie Wi-Fi to sťažujú oveľa ťažšie ako v minulosti.Pokúsiť sa vysporiadať so všetkým, čo nie je ľahká úloha, a strojové učenie a umelá inteligencia môžu byť veľmi vhodné na vykonanie ťažkej práce.To zase ovplyvňuje architektúru, pretože zaťažuje nielen spracovanie, ale aj pamäť.“
Thompson of Cadence súhlasí.„Keďže vyvíjame 5G alebo IoT pre vyššie štandardy 802.11 a dokonca aj niektoré aspekty ADAS, snažíme sa znížiť spotrebu energie, byť lacnejší, byť menší a zvýšiť výkon presunom do menších uzlov.Porovnajte to s vašou zmesou obáv pozorovaných v Ruskej federácii,“ povedal.„Keď sa uzly zmenšujú, integrované obvody sa zmenšujú.Aby IO naplno využilo svoju menšiu veľkosť, musí byť v menšom balení.Existuje tlak na to, aby boli veci menšie a kompaktnejšie, ale to nie je dobré.“pre RF Design“.„...pri simulácii sa príliš nestarám o vplyv obvodu na distribúciu.Ak mám kus kovu, môže to trochu vyzerať ako odpor, ale pri všetkých frekvenciách to vyzerá ako odpor.Ak je to RF efekt, potom je to prenosová linka, bude to vyzerať inak v závislosti od frekvencie, ktorú cez ňu posielam. Tieto polia sa spustia v iných častiach reťazca. Teraz som zhromaždil všetko bližšie k sebe a keď to Stupeň pripojenia sa exponenciálne zvyšuje. Keď sa dostanem k menším uzlom, tieto väzbové efekty sa stanú výraznejšími, čo tiež znamená, že predpätie je menšie. Takže hluk je veľký efekt, pretože zariadenie neznižujem. nižšie napätie, rovnaká hladina hluku má väčší účinok. Mnohé z týchto problémov sa vyskytujú na systémovej úrovni v 5G.“
Nové zameranie na spoľahlivosť Spoľahlivosť nadobudla nový význam v bezdrôtovej komunikácii, keďže tieto čipy sa používajú v automobilovom, priemyselnom a medicínskom priemysle.Vo všeobecnosti to nesúvisí s bezdrôtovou komunikáciou, kde sa zlyhania pripojenia, zhoršenie výkonu alebo akýkoľvek iný problém, ktorý by mohol narušiť službu, vo všeobecnosti považujú skôr za nepríjemnosti než za bezpečnostný problém.
„Musíme nájsť nové spôsoby, ako overiť, či funkčné bezpečnostné čipy budú spoľahlivo fungovať,“ povedal Roland Jahnke, vedúci konštrukčných metód spoločnosti Fraunhofer EAS.„Ako priemysel tam ešte nie sme.Práve teraz sa snažíme štruktúrovať proces vývoja.Musíme sa pozrieť na to, ako súčiastky a nástroje interagujú, a máme veľa práce, aby sme zabezpečili konzistentnosť.“
Jahnke poznamenal, že doteraz bola väčšina problémov spôsobená jedinou konštrukčnou chybou.„Čo ak sú tam dva alebo tri chyby?Overovateľ by mal dizajnérovi povedať, čo sa môže pokaziť a kde sú chyby, a potom ich počas procesu návrhu vrátiť späť.“
To sa stalo veľkým problémom na mnohých trhoch kritických z hľadiska bezpečnosti a veľkým problémom bezdrôtového a automobilového priemyslu je neustále sa zvyšujúci počet premenných na oboch stranách.„Niektoré z nich musia byť navrhnuté tak, aby boli vždy zapnuté,“ hovorí Oliver King, CTO spoločnosti Moortec.„Modelovanie v predstihu môže predpovedať, ako sa veci budú používať.Je ťažké predvídať.Bude to chvíľu trvať, kým uvidíme, ako veci fungujú.“
Vyžaduje sa sieť dediny.Dostatok spoločností má však pocit, že 5G má dostatok výhod, ktoré ospravedlňujú úsilie o vybudovanie infraštruktúry potrebnej na to, aby to všetko fungovalo.
Magdi Abadir, viceprezident marketingu spoločnosti Helic, povedal, že najväčším rozdielom oproti 5G budú ponúkané rýchlosti dát.„5G môže pracovať rýchlosťou od 10 do 20 gigabitov za sekundu.Infraštruktúra musí podporovať typ rýchlosti prenosu dát a čipy musia tieto prichádzajúce dáta spracovať.Pri prijímačoch a vysielačoch v pásmach nad 100 GB treba brať do úvahy aj frekvenciu.V Ruskej federácii sú zvyknutí na frekvenciu 70 GHz pre radary a podobne.“
Vytvorenie tejto infraštruktúry je komplexná úloha, ktorá zahŕňa niekoľko článkov v dodávateľskom reťazci elektroniky.
"Kúzlo, o ktorom sa hovorí, aby sa to stalo, sa snaží urobiť väčšiu integráciu na RF strane SoC," povedal Abadir.Integrácia s analógovými komponentmi ADC a DAC s veľmi vysokou vzorkovacou frekvenciou.Všetko musí byť integrované do rovnakého SoC.Videli sme integráciu a diskutovali sme o integračných problémoch, ale to všetko preháňa, pretože to stanovuje vysoký cieľ a núti vývojárov integrovať ešte viac, ako sa doteraz predpokladalo.Je veľmi ťažké všetko izolovať a neovplyvniť susedné okruhy.“
Z tohto pohľadu je 2G predovšetkým prenos hlasu, zatiaľ čo 3G a 4G sú väčší prenos dát a efektívnejšia podpora.Naopak, 5G predstavuje šírenie rôznych zariadení, rôznych služieb a zvýšenú šírku pásma.
„Nové modely používania, ako je vylepšené mobilné širokopásmové pripojenie a konektivita s nízkou latenciou, vyžadujú 10-násobné zvýšenie šírky pásma,“ povedal Mike Fitton, strategický plánovač a špecialista na rozvoj podnikania v Achronix.„Okrem toho sa očakáva, že 5G sa stane veľmi dôležitým pre V2X, najmä pre ďalšiu generáciu 5G.5G Release 16 bude mať URLLC, čo je veľmi dôležité pre aplikácie V2X.Aplikácia typu siete.
Plánovanie pre neistú budúcnosť 5G sa často považuje za sériu superlatívov s 10x väčšou šírkou pásma, 5x latenciou a 5-10x väčším počtom zariadení.Je to komplikované skutočnosťou, že atrament v špecifikáciách 5G nie je príliš suchý.Vždy sa objavia neskoré prírastky, ktoré vyžadujú flexibilitu a menia sa na programovateľnosť.
„Ak vezmete do úvahy dve veľké potreby hardvérového dátového spojenia kvôli veľkej šírke pásma a potrebe flexibility, znamená to, že budete pravdepodobne potrebovať nejaký vyhradený SoC alebo ASIC, ktorý má väčšiu programovateľnosť medzi hardvérom a softvérom.…ak sa dnes pozriete na každú 5G platformu, všetky sú založené na FPGA, pretože jednoducho nevidíte priepustnosť.V určitom momente všetci hlavní výrobcovia bezdrôtových zariadení OEM pravdepodobne prejdú na ekonomickejší a optimalizovaný softvér ASIC, ale vyžaduje si flexibilitu a snahu znížiť náklady a spotrebu energie.Ide o udržanie flexibility tam, kde ju potrebujete (v FPGA alebo vstavaných FPGA) a potom o pridanie funkčnosti tam, kde je to možné, na dosiahnutie najnižších nákladov a spotreby energie.“
Spoločnosť Tate of Flex Logix súhlasí.„V tejto oblasti pôsobí viac ako 100 spoločností.Spektrum je iné, protokol je odlišný a použité čipy sú odlišné.Opakovačový čip bude mať obmedzenejší výkon na stenách budovy, kde môže byť miesto, kde je eFPGA cennejšie.
Súvisiace príbehy Skalnatá cesta k 5G Ako ďaleko táto nová bezdrôtová technológia zájde a aké výzvy ešte treba prekonať?Bezdrôtové testovanie čelí novým výzvam Nástup 5G a ďalších nových bezdrôtových technológií ešte viac sťažuje testovanie.Bezdrôtové testovanie je jedným z možných riešení.Tech Talk: Čo znamená 5G, nový bezdrôtový štandard, pre technický priemysel a aké výzvy nás čakajú.Preteky testovacieho zariadenia 5G sa začínajú Ďalšia generácia bezdrôtovej technológie je stále vo vývoji, ale predajcovia zariadení sú pripravení testovať 5G v pilotných nasadeniach.
Priemysel urobil pokrok v pochopení toho, ako starnutie ovplyvňuje spoľahlivosť, ale viac premenných sťažuje opravu.
Skupina skúma potenciál 2D materiálov, 1000-vrstvovej pamäte NAND a nových spôsobov, ako najímať talenty.
Heterogénna integrácia a zvyšujúca sa hustota vo front-end uzloch predstavujú náročné a skľučujúce výzvy pre výrobu a balenie IC.
Validácia procesora je oveľa náročnejšia ako ASIC porovnateľnej veľkosti a procesory RISC-V pridávajú ďalšiu vrstvu zložitosti.
127 startupov vyzbieralo 2,6 miliardy dolárov, pričom značné finančné prostriedky získali konektivita dátových centier, kvantová výpočtová technika a batérie.
Priemysel urobil pokrok v pochopení toho, ako starnutie ovplyvňuje spoľahlivosť, ale viac premenných sťažuje opravu.
Heterogénne návrhy, teplotný nesúlad v rôznych prípadoch použitia môže ovplyvniť všetko od zrýchleného starnutia až po deformáciu a zlyhanie systému.
Nový štandard pamäte pridáva významné výhody, no stále je drahý a ťažko použiteľný.Toto sa môže zmeniť.
Čas odoslania: 16. marca 2023