5G前瞻：利用反向思维迎接5G挑战
2020-04-30 10:18:34 点击：
转自电子工程网
未来的连接
拥有长远技术眼光的史蒂夫·乔布斯（1955–2011）对丹麦哲学家索伦·祁克果（1813–1855）富有哲理的名言进行了拓展，祁克果的原话是：“要理解人生，需要往后看；要过好人生，必须往前看。” 乔布斯将这个概念应用到了技术领域，他说：“你在向前展望的时候不可能将点点滴滴串连起来；你只能在回顾的时候将它们串连起来。所以你必须相信，这些点滴能够在未来的某一天串连起来。”
是的，未来我们的点滴必定能更紧密地连在一起。而关于如何连接则需要反向思维。
第五代（5G）无线技术将确保未来的移动网络可以实现全球互联。可以这样说，我们的未来是超级连通的未来，彼时机器、电脑、机器人和人都将通过接口连接在一起。
本文将简要介绍创新的5G技术为支持超高速通信而实现的革命性飞跃，以及贸泽的关键电子元器件供应商如何为这一进程提供支持。作为工程师，我们现在正应该开动脑筋，进行反向思考，研究我们的无线通信基础设施如何对性能提出更高要求以满足未来的需求。
竞争已经开始
率先进入市场能为企业带来巨大的竞争优势。重要的网络服务提供商、手机制造商和元器件制造商都已经意识到了尽早入场的必要性。包括Verizon和AT＆T在内的服务提供商最近已宣布在部分城市开始支持5G服务。每月继续向更多城市推进的扩张计划也已完成制定。T-Mobile和Sprint将紧随其后。
包括摩托罗拉和三星在内的手机制造商也已提供符合即将到来的5G功能要求的硬件设备。电信设备提供商正在调整其产品，以满足即将到来的新要求。为做到稳妥周全，本文稍后将对电子元器件制造商如何应对不断变化的竞争格局进行探讨。
一个需要高度关注的议题是从固定无线接入点向5G移动非独立组网（NSA）和5G移动独立组网（SA）的转移。NSA将采用基于4G长期演进（LTE）核心的5G移动设备，而SA将得到5G特定核心的支持。
通往5G的道路
5G是当前所采用4G技术的自然演进。它具备可信的潜力，能够处理和管理比现有技术多三个数量级（103 = 1,000x）的数据和信息。它不仅代表了无线连接技术的演进提高，还代表了近乎瞬时的全新连接速度。
3G为用户提供了移动万维网访问，而4G让用户可以进行社交连接。但是，5G带来的互联新高度将催生众多应用，改变我们生活、工作和休闲的方式。它将为物联网（IoT）注入无限活力。这项技术革命将围绕能够支持新应用的无线基础设施而展开，这些新应用包括能够顺利驾驶并绕开障碍物的自动驾驶汽车等等。工业将通过工业物联网（IIoT）实现转变，其中机器人和工业自动化水平将提升至新的高度。工作和休闲也将出现各种令人兴奋的应用，如增强现实 (AR)、混合现实 (MR)、虚拟现实 (VR) 和扩展现实 (XR)。
5G进程中的一项关键内容是为确保这一全新基础架构安全、可靠且高效而制定的一组标准。第三代合作伙伴计划 (3GPP) 组织致力于保证这些标准的有效性。3GPP内部的技术规范组 (TSG) 负责处理与无线接入网（RAN）、服务和系统方面以及核心网络和终端（CT）相关的问题。5G新无线电 (NR) 规范于2017年底部署。5G-1期与当前现行的Release 15相关联。与Release 15并行但将于晚些时候全面部署的是Release 16，它将实现5G-2期（图1）。
图1：3GPP的标准发布时间表显示了5G Release 15和Release 16的分期部署，这些版本预计将截止到2020年完成。（信息来源：3GPP）
5G资讯
现在让我们来看看5G推动连接技术发展的一些具体技术方法。
· 设备连接
5G的超宽带功能将增强移动宽带。它将允许更多设备接入互联网而不会造成问题，从而推动物联网的爆炸式增长。支持实现每平方公里（km2）>100万（>106）台设备的计划现已制定完成。
5G的超宽带功能将增强移动宽带。它将允许更多设备接入互联网而不会造成问题，从而推动物联网的爆炸式增长。支持实现每平方公里（km2）>100万（>106）台设备的计划现已制定完成。
· 速度
与目前50Mbps的连接速度相比，5G的连接速度要快得多，具有保证1Gbps到10Gbps数据传输速率的潜力。下载速度也会提高。
与目前50Mbps的连接速度相比，5G的连接速度要快得多，具有保证1Gbps到10Gbps数据传输速率的潜力。下载速度也会提高。
· 延迟
延迟（数据传输开始前的时延）也会得到改善。时延将会降至1ms以下，这是至少>101 = >10倍数量级的改善，有助于实现可靠的低延迟通信。由于有了低延迟且快速移动的实时设备，自动驾驶汽车等应用将有能力比人类反应更快地实现本地处理、决策和响应。
延迟（数据传输开始前的时延）也会得到改善。时延将会降至1ms以下，这是至少>101 = >10倍数量级的改善，有助于实现可靠的低延迟通信。由于有了低延迟且快速移动的实时设备，自动驾驶汽车等应用将有能力比人类反应更快地实现本地处理、决策和响应。
· 频谱效率
通过新型的多输入和多输出 (MIMO) 天线和相关技术，5G更高的频谱效率将使更多数据能够在指定频率下传输。
通过新型的多输入和多输出 (MIMO) 天线和相关技术，5G更高的频谱效率将使更多数据能够在指定频率下传输。
· 电源效率
5G强大的网络处理和控制能力将显著提高网络的电源效率，从而在降低每位数据传输能耗的同时完成更多的数据传输。尽管设备密度高并且数据流量大，但预计5G网络总体功率将低于当今水平。更低的功耗还将延长现场设备的电池寿命，确保用户在初次安装后不会因现场更换问题而难以应对。
5G强大的网络处理和控制能力将显著提高网络的电源效率，从而在降低每位数据传输能耗的同时完成更多的数据传输。尽管设备密度高并且数据流量大，但预计5G网络总体功率将低于当今水平。更低的功耗还将延长现场设备的电池寿命，确保用户在初次安装后不会因现场更换问题而难以应对。
· 吞吐量
考虑到各个方面相互之间的作用，前述所有事实都意味着5G数据吞吐量将呈爆炸式增长。高吞吐量需要高水平的基础设施提供支持，以确保顺畅运行。
考虑到各个方面相互之间的作用，前述所有事实都意味着5G数据吞吐量将呈爆炸式增长。高吞吐量需要高水平的基础设施提供支持，以确保顺畅运行。
5G元器件：现状概述
贸泽电子是业界知名的授权电子元器件分销商，致力于满足工程师设计和供应链的元器件需求。贸泽电子分销业界领先制造商的先进技术产品，通过积极引入新品来支持5G应用。让我们来看一下部分领先企业如何集中力量支持即将到来的5G基础架构。（注：该列表并不全面，仅用作示例。以下公司按其名称的字母顺序排列。）
Analog Devices以追求创新、性能和卓越为使命，是一家历史悠久，成长迅速的技术公司。Analog Devices在业内被公认为是数据转换和信号调理技术的世界领先企业，另外还从事射频 (RF) 和电源产品的专业生产。该公司的5G相关业务主要集中于放大器、时钟和计时、数据转换器、接口、隔离、微控制器单元 (MCU)，电源管理、RF、传感器和无线连接的开发与供应。在5G领域，Analog Devices将推出12位、10.25GSPS（每秒千兆采样）、JESD204B、RF模数转换器 (ADC)。其高速转换器包括AD9208、其ADC双14位3Gsps ADC（含JESD204B）以及AD9176 DAC 16位12GSPS RF DAC（具有3GSPS/通道）。Analog Devices的ADF5356微波宽带合成器是锁相环 (PLL)/压控振荡器 (VCO)。
HMC8191/HMC8192混合器支持中频设计。ADMV1013 / ADMV1014是上/下转换器。ADRF5024/5 SPDT开关提供高隔离和低插入损耗，而ADL5920射频检测器提供正向和反向功率以及回波损耗的测量。
Intel始终致力于让美妙绝伦的未来体验成为现实。如果一项技术具有智能性和互连性，那么Intel所关注的就是不断增长的互连世界中对这项技术的未来需求 - 从网络到云，再到设备。这家公司正在投资兑现自己“永远在线”的5G连接承诺。Intel还提供现场可编程门阵列 (FPGA)、片上系统 (SoC)、复杂可编程逻辑器件 (CPLD) 和补充技术（如电源解决方案），为世界各地的客户提供高价值解决方案。Intel通过软件定义网络 (SDN) 和网络功能虚拟化 (NFV) 为专用网络带来了转变，使其在敏捷性、灵活性和可扩展性方面得到提升，从而成为了5G标准创建领域公认的领导者，为5G扩展搭建了舞台。现在，该公司正在与各种生态系统和垂直行业合作伙伴合作，进行5G标准和解决方案的定义、原型开发、测试和交付。从互联汽车到AR/VR、智能家居、工业应用和城市，Intel为实现下一代无线产品和服务提供了无可匹敌的规模、创新以及专业知识。
Micron Technology (Micron)是创新内存和存储解决方案的行业领导者。该公司广泛的高性能内存和存储技术组合包括动态随机存取存储器 (DRAM)、与非 (NAND)、或非 (NOR) 闪存和3D XPoint内存，正在改变世界利用信息以丰富人们生活的方式。Micron的内存和存储解决方案大力推动云端、数据中心、网络和移动接入等主要细分市场的发展创新，其中包括人工智能 (AI)、机器学习和自动驾驶车辆等。Micron的3D与非门 (3D-NAND-gate) 技术有望成为数据中心的一项资产。预计该技术将为数据存储密度的增加
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