A vezeték nélküli technológia következő generációja tele van kihívásokkal, de ez nem lassította a tempót.
Ez a technológia nagyon magas adatátviteli sebességgel, sokkal alacsonyabb késleltetéssel, mint a 4G LTE, valamint azzal a képességgel büszkélkedhet, hogy képes kezelni a jelentősen megnövekedett eszközsűrűséget cellánként.Röviden: ez a legjobb technológia az autóipari érzékelők, IoT-eszközök és egyre inkább a következő generációs elektronika által generált adatáradat kezelésére.
Ennek a technológiának a hajtóereje egy új légi interfész, amely lehetővé teszi a mobilhálózat-üzemeltetők számára, hogy hasonló spektrumkiosztással nagyobb hatékonyságot érjenek el.Az új hálózati hierarchia megkönnyíti a szegmentált 5G-hálózatokkal való munkát, mivel lehetővé teszi többféle forgalom dinamikus kiosztását az adott forgalmi igények alapján.
„A sávszélességről és a késleltetésről van szó” – mondta Michael Thompson, a Cadence egyedi IC-k és PCB-k csoportjának RF Solutions Architect-je.„Milyen gyorsan érhetek el nagy mennyiségű adatot?További előnye, hogy ez egy dinamikus rendszer, így megkímélek attól, hogy egy teljes csatornát vagy több sávszélességű csatornát lekötjek.Ez hasonló az igény szerinti átvitelhez, az alkalmazástól függően.Ez az, amit.Így rugalmasabb, mint az előző generációs szabvány.Ráadásul a kapacitása sokkal nagyobb.”
Ez új alkalmazási lehetőségeket nyit meg a mindennapi életben, sporteseményeknél, az iparban és a közlekedésben."Ha elegendő érzékelőt helyezek el a gépen, tudom irányítani, és egy olyan alkalmazással, mint a gépi tanulás, elkezdi megérteni, mikor kell javítani vagy cserélni egy alkatrészt, rendszert vagy folyamatot" - mondta Thompson.– Tehát egy repülőgép repül át az országon, és LaGuardiában fog leszállni.Várj, jön valaki és kicseréli.Ez vonatkozik a nagyon nagy földmunkagépekre és a bányászati berendezésekre, ahol a rendszer gondoskodik önmagáról.Meg akarja akadályozni, hogy ezek a több millió dolláros egységek összeomljanak, nehogy ott üljenek az alkatrészek beküldésére várva. Egyszerre több ezer ilyen egységtől kap adatokat. Ez nagy sávszélességet igényel. és alacsony késleltetési idő a gyors információszerzés érdekében. Ha meg kell fordulnia, és vissza kell küldenie valamit, akkor azt is nagyon gyorsan elküldheti.”
Egy technológia, több megvalósítás Az 5G kifejezést manapság többféleképpen használják.A legáltalánosabb formában ez a cellás vezeték nélküli technológia fejlődése, amely lehetővé teszi az új szolgáltatások szabványos légi interfészen keresztüli kezelését – magyarázta Colin Alexander, az Arm infrastruktúra üzletágának vezeték nélküli marketing igazgatója."Több meglévő és új frekvenciát osztanak ki az 1 GHz alatti forgalom nagy távolságokra, elővárosi és szélesebb lefedettségre, valamint a milliméterhullámú forgalom 26-ról 60 GHz-re történő átvitelére az új, nagy kapacitású, alacsony késleltetésű felhasználási esetekben."
A Next Generation Mobile Network Alliance (NGMN) és mások kidolgoztak egy olyan jelölést, amely egy háromszög három pontján ábrázolja a használati eseteket – az egyik sarok a továbbfejlesztett mobil szélessávhoz, a másik pedig az ultra-megbízható alacsony késleltetésű kommunikációhoz (URLLC).Kommunikációs gép típusa.Mindegyikük teljesen más típusú hálózatot igényel az igényeinek megfelelően.
„Ez egy másik követelményhez vezet az 5G-vel szemben, a maghálózat meghatározásának követelményéhez” – mondta Alexander.„A törzshálózat hatékonyan fogja skálázni ezeket a különféle típusú forgalmakat.”
Megjegyezte, hogy a mobilhálózat-üzemeltetők azon dolgoznak, hogy a felhőben szabványos számítástechnikai hardvereken futó virtualizált és konténeres szoftvermegvalósításokat a lehető legrugalmasabb frissítést és bővítést biztosítsák.
Az URLLC forgalom típusait tekintve ezek az alkalmazások már a felhőből is kezelhetők.Ehhez azonban bizonyos kezelőszerveket és felhasználói funkciókat közelebb kell helyezni a hálózat széléhez, a légi interfészhez.Fontolja meg például az intelligens robotokat olyan gyárakban, amelyek biztonsági és hatékonysági okokból alacsony késleltetésű hálózatokat igényelnek.Ehhez szélsőséges számítási blokkokra lesz szükség, amelyek mindegyike számítási, tárolási, gyorsítási és gépi tanulási képességekkel rendelkezik, és néhány, de nem minden V2X- és autóipari alkalmazásszolgáltatásnak hasonló követelményei lesznek, mondja Alexander.
„Azokban az esetekben, amikor alacsony késleltetésre van szükség, a feldolgozás ismét a szélére helyezhető a V2X megoldások kiszámításához és kommunikációjához.Ha az alkalmazás inkább az erőforrás-kezelésről szól, például a parkolásról vagy a gyártókövetésről, akkor a számítástechnika lehet tömeges felhőalapú számítástechnika.”a készüléken” – mondta.
Tervezés 5G-hez Az 5G-chipek tervezésével megbízott tervezőmérnökök számára sok mozgó darab található a kirakós játékban, mindegyiknek megvan a maga szempontja.Például a bázisállomásokon az egyik fő probléma az energiafogyasztás.
„A legtöbb bázisállomást fejlett ASIC és FPGA technológiai csomópontokkal tervezték” – mondta Geoff Tate, a Flex Logix vezérigazgatója.„Jelenleg a SerDes felhasználásával tervezték őket, amelyek sok energiát fogyasztanak és sok helyet foglalnak el.Ha be tudja építeni a programozhatóságot az ASIC-be, csökkentheti az energiafogyasztást és a lábnyomot, mert nincs szüksége SerDekre a chip gyors lefutásához, és nagyobb sávszélessége van a programozható logika és az ASIC-ek között. Az Intel ezt úgy teszi meg, hogy a Xeonjait és az Altera FPGA-ját a rendszerbe helyezi. ugyanaz a csomag Így 100-szor nagyobb sávszélességet kap. Érdekességek a bázisállomásokkal kapcsolatban Először is ki kell fejleszteni a technológiát, majd eladni és használni a világ minden táján.Egy mobiltelefonnal különböző verziókat készíthet a különböző országokhoz.”
A követelmények eltérőek a maghálózatban és a felhőben telepített eszközök esetében.Az egyik legfontosabb szempont egy olyan architektúra, amely megkönnyíti a szoftverek kezelését és a használati esetek egyszerű portolását az eszközökre.
„Nagyon fontos a virtualizált konténerszolgáltatások, például az OPNFV (Open Platform for Network Function Virtualization) kezeléséhez szükséges szabványok ökoszisztémája” – mondta Arm's Alexander.„Szintén kulcsfontosságú lesz a hálózati elemek közötti interakció és az eszközök közötti forgalom kezelése szolgáltatásszervezésen keresztül.Példa erre az ONAP (Open Network Automation Platform).Az energiafogyasztás és a készülék hatékonysága szintén kulcsfontosságú tervezési döntések.”
A hálózat szélén a követelmények közé tartozik az alacsony késleltetés, a nagy felhasználói szintű sávszélesség és az alacsony energiafogyasztás.
"A gyorsítóknak képesnek kell lenniük arra, hogy könnyen támogassanak sok különböző számítási követelményt, amelyeket nem mindig egy általános célú CPU kezelhet a legjobban" - mondta Alexander.A méretezési képesség nagyon fontos.Az ASIC-k, ASSP-k és FPGA-k között könnyen skálázható architektúra támogatása szintén fontos, mivel az élszámítást bármilyen méretű és bármilyen eszközön elosztják a hálózatok között.A szoftver méretezhetősége is fontos.”
Az 5G a chipkészlet architektúrájában is változásokat okozhat, különösen ott, ahol a rádiók találhatók.Ron Lowman elmondta, hogy míg az LTE-megoldások analóg előfelületei a rádión, a processzoron vagy teljesen integrálva vannak, amikor a tervezőcsapatok áttérnek az új technológiákra, ezek az előfelületek általában először kikerülnek a chipből, majd vissza rá. .a technológia fejlődésével Ő, a Synopsys IoT stratégiai marketing menedzsere.
"Az 5G megjelenésével várhatóan több rádió, fejlettebb technológia és gyorsabb, fejlettebb technológiai csomópontok, mint például a 12 nm-es és magasabb technológiai csomópontok jelentős szerepet fognak játszani az integrált komponensekben" - mondta Lowman.„Ehhez az szükséges, hogy az analóg interfészhez csatlakozó adatátalakítók képesek legyenek másodpercenként gigamintákat kezelni.A nagy megbízhatóság is mindig fontos.Az olyan tényezők, mint a nyílt spektrum és a Wi-Fi használat, sokkal nehezebbé teszik, mint a múltban.Mindezzel megbirkózni nem könnyű feladat, és a gépi tanulás és a mesterséges intelligencia alkalmas lehet a nehéz munka elvégzésére.Ez viszont kihat az architektúrára, hiszen nemcsak a feldolgozást, hanem a memóriát is terheli.”
Thompson of Cadence egyetért.„Miközben az 5G-t vagy az IoT-t magasabb 802.11-es szabványok és még néhány ADAS megfontolás érdekében fejlesztjük, igyekszünk csökkenteni az energiafogyasztást, olcsóbbá, kisebbé tenni és a kisebb csomópontokra való átállással növelni a teljesítményt.Hasonlítsa össze ezt az Ön által az Orosz Föderációban megfigyelt aggodalmakkal” – mondta.„Ahogy a csomópontok kisebbek, az IC-k egyre kisebbek lesznek.Ahhoz, hogy egy IC teljes mértékben kihasználhassa kisebb méretét, kisebb csomagban kell lennie.Van egy törekvés, hogy a dolgok kisebbek és kompaktabbak legyenek, de ez nem jó.”az RF Design számára”.„…a szimuláció során nem aggódom túl sokat az áramkör eloszlásra gyakorolt hatása miatt.Ha van egy fémdarabom, akkor lehet, hogy egy kicsit ellenállásnak tűnik, de minden frekvencián úgy néz ki, mint egy ellenállás.Ha rádiófrekvenciás effektusról van szó, akkor átviteli vonalról van szó, másképp fog kinézni attól függően, hogy milyen frekvenciát küldök rajta. Ezek a mezők a lánc más részein aktiválódnak. Most mindent közelebb gyűjtöttem egymáshoz, és mikor A kapcsolat Degree exponenciálisan növekszik.Amikor elérem a kisebb csomópontokat, ezek a csatolási hatások hangsúlyosabbá válnak, ami azt is jelenti, hogy az előfeszítési feszültség kisebb. Tehát a zaj nagy hatással van, mert nem torzítom le az eszközt. alacsonyabb feszültség, azonos zajszint nagyobb hatást fejt ki. Sok ilyen probléma rendszerszinten jelen van az 5G-ben.”
Új hangsúly a megbízhatóságon A megbízhatóság új értelmet kapott a vezeték nélküli kommunikációban, mivel ezeket a chipeket autóipari, ipari és orvosi alkalmazásokban használják.Ez általában nem kapcsolódik a vezeték nélküli kommunikációhoz, ahol a kapcsolati hibák, a teljesítmény romlása vagy bármely más olyan probléma, amely megzavarhatja a szolgáltatást, általában kényelmetlenségnek, semmint biztonsági problémának tekintik.
„Új módokat kell találnunk annak ellenőrzésére, hogy a funkcionális biztonsági chipek megbízhatóan működnek” – mondta Roland Jahnke, a Fraunhofer EAS tervezési módszerekért felelős vezetője.„Iparágként még nem tartunk ott.Most próbáljuk strukturálni a fejlesztési folyamatot.Meg kell vizsgálnunk, hogyan hatnak egymásra az alkatrészek és az eszközök, és sok munkánk van a következetesség biztosítása érdekében.”
Jahnke megjegyezte, hogy eddig a legtöbb probléma egyetlen tervezési hibából fakadt.„Mi van, ha két vagy három hiba van?Az ellenőrzőnek meg kell mondania a tervezőnek, hogy mi történhet rosszul, és hol vannak a hibák, majd a tervezési folyamat során vissza kell állítania azokat."
Ez számos biztonsági szempontból kritikus piacon nagy problémává vált, és a vezeték nélküli hálózatok és az autóipar nagy problémája a változók egyre növekvő száma mindkét oldalon.„Néhányat úgy kell megtervezni, hogy mindig bekapcsolva legyen” – mondja Oliver King, a Moortec műszaki igazgatója.„Az idő előtti modellezés előre jelezheti, hogyan fogják használni a dolgokat.Nehéz megjósolni.Időbe telik, mire meglátjuk, hogyan működnek a dolgok.”
Falusi hálózat szükséges.Azonban elég sok vállalat érzi úgy, hogy az 5G elegendő előnnyel rendelkezik ahhoz, hogy indokolja a működéséhez szükséges infrastruktúra kiépítésére tett erőfeszítéseket.
Magdi Abadir, a Helic marketingért felelős alelnöke elmondta, hogy az 5G-vel szemben a legnagyobb különbséget a kínált adatsebesség jelenti majd.„Az 5G 10-20 gigabit/s sebességgel tud működni.Az infrastruktúrának támogatnia kell az adatátviteli sebesség típusát, és a chipeknek ezeket a bejövő adatokat kell feldolgozniuk.A 100 GB feletti sávban lévő vevők és adók esetében a frekvenciát is figyelembe kell venni.Az Orosz Föderációban 70 GHz-es frekvenciához szokták a radarok és hasonlók számára.”
Ennek az infrastruktúrának a létrehozása összetett feladat, amely az elektronikai ellátási lánc több láncszemére is kiterjed.
"A varázslat, amelyről beszélnek, hogy ez megtörténjen, megpróbálja jobban integrálni az SoC RF oldalát" - mondta Abadir.Integráció analóg ADC és DAC komponensekkel nagyon magas mintavételezési gyakorisággal.Mindent ugyanabba a SoC-ba kell integrálni.Láttunk már integrációt és megbeszéltük az integrációs kérdéseket, de ez mindent eltúloz, mert magas célt tűz ki, és a fejlesztőket az eddig gondoltnál is nagyobb integrációra kényszeríti.Nagyon nehéz mindent elkülöníteni, és nem befolyásolni a szomszédos áramköröket.”
Ebből a szempontból a 2G elsősorban hangátvitel, míg a 3G és 4G inkább adatátvitelt és hatékonyabb támogatást jelent.Éppen ellenkezőleg, az 5G a különböző eszközök, különböző szolgáltatások és megnövekedett sávszélesség elterjedését jelenti.
„Az olyan új használati modellek, mint a továbbfejlesztett mobil szélessáv és az alacsony késleltetésű kapcsolat tízszeres sávszélesség-növekedést igényelnek” – mondta Mike Fitton, az Achronix stratégiai tervezője és üzletfejlesztési szakértője.„Emellett az 5G várhatóan nagyon fontos lesz a V2X számára, különösen az 5G következő generációja számára.Az 5G 16. kiadás URLLC-vel rendelkezik, ami nagyon fontos a V2X alkalmazások számára.Hálózati típusú alkalmazás.
Az 5G bizonytalan jövőjének tervezését gyakran szuperlatívuszok sorozatának tekintik, tízszer nagyobb sávszélességgel, 5-szörös késleltetéssel és 5-10-szer több eszközzel.Ezt bonyolítja, hogy az 5G specifikációiban szereplő tinta nem túl száraz.Mindig vannak késői kiegészítések, amelyek rugalmasságot igényelnek, és programozhatósággá válnak.
„Ha figyelembe vesszük a hardveres adatkapcsolat két nagy szükségletét a nagy sávszélesség és a rugalmasság miatt, ez azt jelenti, hogy valószínűleg szüksége lesz valamilyen dedikált SoC-ra vagy ASIC-re, amely jobban programozható a hardver és a szoftver között.…ha ma megnézzük az összes 5G platformot, akkor mindegyik FPGA-n alapul, mert egyszerűen nem látja az átviteli sebességet.Valószínűleg egy bizonyos ponton az összes nagyobb vezeték nélküli OEM-gyártó áttér a gazdaságosabb és optimalizált szoftveres ASIC-teljesítményre, de rugalmasságra és lendületre van szükség a költségek és az energiafogyasztás csökkentése érdekében.Arról van szó, hogy megőrizzük a rugalmasságot ott, ahol szükségünk van rá (FPGA-ban vagy beágyazott FPGA-ban), majd lehetőség szerint további funkciókat adunk hozzá a legalacsonyabb költség és energiafogyasztás elérése érdekében.”
A Tate of Flex Logix egyetért.„Több mint 100 cég működik ezen a területen.Más a spektrum, más a protokoll és más a használt chip.Az átjátszó chip teljesítménye korlátozottabb lesz az épület falain, ahol lehet, hogy van olyan hely, ahol az eFPGA értékesebb.”
Kapcsolódó történetek Sziklás út az 5G-hez Meddig fog menni ez az új vezeték nélküli technológia, és milyen kihívásokat kell még leküzdenie?A vezeték nélküli tesztelés új kihívásokkal néz szembe Az 5G és más új vezeték nélküli technológiák megjelenése még nehezebbé teszi a tesztelést.A vezeték nélküli tesztelés az egyik lehetséges megoldás.Tech Talk: Mit jelent az 5G, az új vezeték nélküli szabvány a technológiai ipar számára, és milyen kihívások várnak rájuk.Megkezdődik az 5G tesztberendezések versenye A vezeték nélküli technológia következő generációja még fejlesztés alatt áll, de a berendezésgyártók készen állnak az 5G kísérleti telepítések során történő tesztelésére.
Az iparág előrehaladást ért el annak megértésében, hogy az öregedés hogyan befolyásolja a megbízhatóságot, de a több változó megnehezíti a javítást.
A csoport a 2D anyagokban, az 1000 rétegű NAND memóriában és a tehetségek felvételének új módjait kutatja.
A heterogén integráció és a növekvő sűrűség a front-end csomópontokban kihívásokkal teli és ijesztő kihívásokat jelent az IC gyártása és csomagolása számára.
A processzor érvényesítése sokkal nehezebb, mint egy hasonló méretű ASIC, és a RISC-V processzorok további összetettséget adnak.
127 induló vállalkozás 2,6 milliárd dollárt gyűjtött össze, jelentős finanszírozást az adatközpontok összekapcsolása, a kvantumszámítástechnika és az akkumulátorok gyűjtöttek össze.
Az iparág előrehaladást ért el annak megértésében, hogy az öregedés hogyan befolyásolja a megbízhatóságot, de a több változó megnehezíti a javítást.
A heterogén kialakítások, a különböző felhasználási esetekben előforduló termikus eltérések mindenre hatással lehetnek a felgyorsult öregedéstől a vetemedésig és a rendszerhibákig.
Az új memóriaszabvány jelentős előnyökkel jár, de továbbra is drága és nehezen használható.Ez változhat.
Feladás időpontja: 2023. március 16