Teknologi nirkabel generasi berikutnya penuh dengan tantangan, tetapi hal itu tidak memperlambat langkahnya.
Teknologi ini menawarkan kecepatan data yang sangat tinggi, latensi yang jauh lebih rendah daripada 4G LTE, dan kemampuan untuk menangani kepadatan perangkat yang sangat meningkat per situs sel.Singkatnya, ini adalah teknologi terbaik untuk menangani banjir data yang dihasilkan oleh sensor otomotif, perangkat IoT, dan perangkat elektronik generasi selanjutnya.
Kekuatan pendorong di balik teknologi ini adalah antarmuka udara baru yang memungkinkan operator jaringan seluler mencapai efisiensi yang lebih besar dengan alokasi spektrum yang serupa.Hierarki jaringan baru akan mempermudah bekerja dengan jaringan 5G tersegmentasi dengan memungkinkan Anda mengalokasikan berbagai jenis lalu lintas secara dinamis berdasarkan kebutuhan lalu lintas tertentu.
“Ini tentang bandwidth dan latensi,” kata Michael Thompson, Arsitek Solusi RF di Grup IC dan PCB Kustom Cadence.“Seberapa cepat saya bisa mendapatkan data dalam jumlah besar?Manfaat lain adalah bahwa ini adalah sistem yang dinamis, jadi saya tidak perlu repot mengikat seluruh saluran atau beberapa saluran bandwidth.Ini mirip dengan throughput on demand, tergantung pada aplikasinya.Ini adalah apa.Dengan demikian, lebih fleksibel daripada standar generasi sebelumnya.Selain itu, kapasitasnya jauh lebih tinggi.”
Ini membuka kemungkinan aplikasi baru dalam kehidupan sehari-hari, di acara olahraga, di industri, dan di transportasi.“Jika saya memasang cukup sensor di pesawat, saya dapat mengontrolnya, dan dengan aplikasi seperti pembelajaran mesin, pesawat akan mulai memahami kapan suatu bagian, sistem, atau proses perlu diperbaiki atau diganti,” kata Thompson.“Jadi ada pesawat terbang melintasi negara dan akan mendarat di LaGuardia.Tunggu, seseorang akan datang dan menggantinya.Ini berlaku untuk peralatan pemindahan tanah yang sangat besar, dan peralatan pertambangan yang sistemnya menjaga dirinya sendiri.Anda ingin mencegah peralatan multi-juta dolar ini mogok sehingga mereka tidak duduk di sana menunggu suku cadang dikirim. Anda akan menerima data dari ribuan unit ini pada saat yang sama. Dibutuhkan banyak bandwidth dan latensi rendah untuk mendapatkan informasi dengan cepat. Jika Anda perlu berbalik dan mengirim sesuatu kembali, Anda juga dapat mengirimkannya dengan sangat cepat.”
Satu teknologi, banyak implementasi Istilah 5G digunakan dalam berbagai cara akhir-akhir ini.Dalam bentuknya yang paling umum, ini merupakan evolusi teknologi nirkabel seluler yang memungkinkan layanan baru dikelola melalui antarmuka udara standar, jelas Colin Alexander, direktur pemasaran nirkabel untuk bisnis infrastruktur Arm.“Beberapa frekuensi yang ada dan yang baru akan dialokasikan untuk membawa lalu lintas dari sub-1 GHz jarak jauh, pinggiran kota dan cakupan yang lebih luas, dan lalu lintas gelombang milimeter dari 26 hingga 60 GHz untuk kasus penggunaan kapasitas tinggi dan latensi rendah yang baru.”
The Next Generation Mobile Network Alliance (NGMN) dan lainnya telah mengembangkan notasi yang menggambarkan kasus penggunaan di tiga titik segitiga—satu sudut untuk broadband seluler yang ditingkatkan, sudut lainnya untuk komunikasi latensi rendah yang sangat andal (URLLC).Jenis mesin komunikasi.Masing-masing membutuhkan jenis jaringan yang sama sekali berbeda untuk kebutuhan mereka.
“Ini mengarah ke persyaratan lain untuk 5G, persyaratan untuk menentukan jaringan inti,” kata Alexander.“Jaringan inti akan secara efektif menskalakan semua jenis lalu lintas yang berbeda ini.”
Dia mencatat bahwa operator jaringan seluler bekerja untuk menyediakan peningkatan dan perluasan jaringan yang paling fleksibel, menggunakan implementasi perangkat lunak tervirtualisasi dan terkontainer yang berjalan pada perangkat keras komputasi standar di cloud.
Dalam hal jenis lalu lintas URLLC, aplikasi ini sekarang dapat dikelola dari cloud.Tapi ini membutuhkan pemindahan beberapa kontrol dan fungsi pengguna lebih dekat ke tepi jaringan, ke antarmuka udara.Misalnya, pertimbangkan robot cerdas di pabrik yang membutuhkan jaringan latensi rendah untuk alasan keamanan dan efisiensi.Ini akan membutuhkan blok komputasi tepi, masing-masing dengan kemampuan komputasi, penyimpanan, akselerasi, dan pembelajaran mesin, dan bahwa beberapa tetapi tidak semua layanan aplikasi V2X dan otomotif akan memiliki persyaratan serupa, kata Alexander.
”Dalam kasus di mana latensi rendah diperlukan, pemrosesan dapat dipindahkan lagi ke edge untuk menghitung dan mengomunikasikan solusi V2X.Jika aplikasinya lebih tentang manajemen sumber daya, seperti parkir atau pelacakan pabrikan, komputasinya bisa berupa komputasi awan massal.”di perangkat”, – katanya.
Merancang untuk 5G Bagi para insinyur desain yang bertugas merancang chip 5G, ada banyak bagian yang bergerak dalam teka-teki, masing-masing dengan pertimbangannya sendiri.Misalnya di BTS, salah satu masalah utamanya adalah konsumsi daya.
“Sebagian besar BTS dirancang dengan node teknologi ASIC dan FPGA canggih,” kata Geoff Tate, CEO Flex Logix.“Saat ini, mereka dirancang menggunakan SerDes, yang menghabiskan banyak daya dan memakan banyak ruang.Jika Anda dapat membangun programabilitas ke dalam ASIC, Anda dapat mengurangi konsumsi daya dan jejak karena Anda tidak memerlukan SerDes untuk menjalankan chip cepat dan Anda memiliki lebih banyak bandwidth antara logika yang dapat diprogram dan ASIC Intel melakukan ini dengan meletakkan Xeon dan Altera FPGA mereka di paket yang sama Jadi Anda mendapatkan bandwidth 100 kali lebih banyak Hal-hal menarik tentang BTS Pertama, Anda mengembangkan teknologinya dan kemudian Anda dapat menjual dan menggunakannya di seluruh dunia.Dengan ponsel, Anda dapat membuat versi yang berbeda untuk negara yang berbeda.”
Persyaratan berbeda untuk perangkat yang diterapkan di jaringan inti dan di cloud.Salah satu pertimbangan utama adalah arsitektur yang memudahkan pengelolaan perangkat lunak dan dengan mudah memindahkan kasus penggunaan ke perangkat.
“Ekosistem standar untuk menangani layanan kontainer virtual seperti OPNFV (Open Platform for Network Function Virtualization) sangat penting,” kata Arm's Alexander.“Mengelola interaksi antara elemen jaringan dan lalu lintas antar perangkat melalui orkestrasi layanan juga akan menjadi kuncinya.ONAP (Open Network Automation Platform) adalah contohnya.Konsumsi daya dan efisiensi perangkat juga merupakan pilihan desain utama.”
Di tepi jaringan, persyaratan mencakup latensi rendah, bandwidth tingkat pengguna tinggi, dan konsumsi daya rendah.
“Akselerator harus dapat dengan mudah mendukung banyak kebutuhan komputasi berbeda yang tidak selalu dapat ditangani dengan baik oleh CPU tujuan umum,” kata Alexander.Kemampuan untuk skala sangat penting.Dukungan untuk arsitektur yang dapat dengan mudah menskalakan antara ASIC, ASSP, dan FPGA juga penting, karena edge computing akan didistribusikan ke seluruh jaringan dengan berbagai ukuran dan perangkat apa pun.Skalabilitas perangkat lunak juga penting.”
5G juga dapat menyebabkan perubahan pada arsitektur chipset, terutama lokasi radio.Ron Lowman mengatakan bahwa sementara ujung depan analog dari solusi LTE ditempatkan di radio, prosesor, atau terintegrasi penuh, ketika tim desain bermigrasi ke teknologi baru, ujung depan tersebut biasanya keluar dari chip terlebih dahulu dan kemudian kembali ke sana. .seiring kemajuan teknologi Dia, Manajer Pemasaran Strategis Synopsys IoT.
“Dengan munculnya 5G, diharapkan banyak radio, teknologi yang lebih canggih, dan node teknologi yang lebih cepat dan lebih canggih seperti 12nm ke atas akan memainkan peran penting dalam komponen terintegrasi,” kata Lowman.“Ini membutuhkan konverter data yang masuk ke antarmuka analog untuk dapat menangani gigamples per detik.Keandalan yang tinggi juga selalu penting.Faktor-faktor seperti spektrum terbuka dan penggunaan Wi-Fi membuatnya jauh lebih sulit daripada sebelumnya.Mencoba menangani semua itu bukanlah tugas yang mudah, dan pembelajaran mesin serta kecerdasan buatan bisa jadi sangat cocok untuk melakukan beberapa kerja keras.Ini, pada gilirannya, memengaruhi arsitektur, karena memuat tidak hanya pemrosesan, tetapi juga memori.”
Thompson dari irama setuju.“Saat kami mengembangkan 5G atau IoT untuk standar 802.11 yang lebih tinggi dan bahkan beberapa pertimbangan ADAS, kami mencoba mengurangi konsumsi daya, lebih murah, lebih kecil, dan meningkatkan kinerja dengan beralih ke node yang lebih kecil.Bandingkan dengan campuran keprihatinan Anda, yang diamati di Federasi Rusia,” katanya.“Saat node semakin kecil, IC semakin kecil.Agar IC dapat memanfaatkan sepenuhnya ukurannya yang lebih kecil, ia harus berada dalam paket yang lebih kecil.Ada dorongan untuk menjadi lebih kecil dan lebih kompak, tapi itu bukan hal yang baik.”untuk Desain RF”.“…dalam simulasi, saya tidak terlalu khawatir tentang efek rangkaian pada distribusi.Jika saya memiliki sepotong logam, itu mungkin terlihat seperti resistor, tetapi terlihat seperti resistor di semua frekuensi.Jika ini adalah efek RF, maka itu adalah saluran transmisi, itu akan terlihat berbeda tergantung pada frekuensi apa yang saya kirimkan. Bidang ini akan dipicu di bagian lain dari rantai. Sekarang saya telah mengumpulkan semuanya lebih dekat satu sama lain dan kapan itu tidak, Tingkat koneksi meningkat secara eksponensial. Ketika saya sampai ke node yang lebih kecil, efek kopling ini menjadi lebih jelas, yang juga berarti tegangan bias lebih kecil. Jadi kebisingan adalah efek yang besar karena saya tidak membiaskan perangkat ke bawah. tegangan lebih rendah, tingkat kebisingan yang sama memiliki efek yang lebih besar. Banyak dari masalah ini muncul pada tingkat sistem di 5G.”
Fokus baru pada keandalan Keandalan telah mengambil arti baru dalam komunikasi nirkabel karena chip ini digunakan dalam aplikasi otomotif, industri, dan medis.Hal ini umumnya tidak terkait dengan komunikasi nirkabel, di mana kegagalan koneksi, penurunan kinerja, atau masalah lain yang dapat mengganggu layanan biasanya dianggap sebagai ketidaknyamanan daripada masalah keamanan.
“Kita perlu menemukan cara baru untuk memverifikasi bahwa chip pengaman fungsional akan bekerja dengan andal,” kata Roland Jahnke, Kepala Metode Desain di Fraunhofer EAS.“Sebagai sebuah industri, kami belum sampai di sana.Kami sedang mencoba menyusun proses pengembangan sekarang.Kami perlu melihat bagaimana bagian dan alat berinteraksi, dan kami memiliki banyak pekerjaan untuk memastikan konsistensi.”
Jahnke mencatat bahwa sejauh ini sebagian besar masalah disebabkan oleh satu kesalahan desain.“Bagaimana jika ada dua atau tiga bug?Pemverifikasi harus memberi tahu desainer apa yang salah dan di mana letak bugnya, lalu mengembalikannya selama proses desain.
Ini telah menjadi masalah besar di banyak pasar kritis keselamatan, dan masalah besar dengan nirkabel dan otomotif adalah jumlah variabel yang terus meningkat di kedua sisi.“Beberapa di antaranya harus dirancang agar selalu aktif,” kata Oliver King, CTO Moortec.“Pemodelan sebelumnya dapat memprediksi bagaimana hal-hal akan digunakan.Sulit diprediksi.Butuh waktu untuk melihat bagaimana segala sesuatunya bekerja.”
Diperlukan jaringan desa.Namun, cukup banyak perusahaan yang merasa bahwa 5G memiliki manfaat yang cukup untuk membenarkan upaya membangun infrastruktur yang diperlukan agar semuanya berfungsi.
Magdi Abadir, wakil presiden pemasaran di Helic, mengatakan perbedaan terbesar dengan 5G adalah kecepatan data yang ditawarkan.“5G dapat beroperasi dengan kecepatan 10 hingga 20 gigabit per detik.Infrastruktur harus mendukung jenis kecepatan transfer data, dan chip harus memproses data yang masuk ini.Untuk penerima dan pemancar di pita di atas 100 GB, frekuensi juga harus diperhitungkan.Di Federasi Rusia, mereka terbiasa dengan frekuensi 70 GHz untuk radar dan sejenisnya.”
Membuat infrastruktur ini adalah tugas rumit yang mencakup beberapa mata rantai dalam rantai pasokan elektronik.
“Keajaiban yang sedang dibicarakan untuk mewujudkan hal ini adalah mencoba melakukan lebih banyak integrasi di sisi RF SoC,” kata Abadir.Integrasi dengan komponen ADC dan DAC analog dengan sampling rate yang sangat tinggi.Semuanya harus diintegrasikan ke dalam SoC yang sama.Kami telah melihat integrasi dan membahas masalah integrasi, tetapi ini membesar-besarkan segalanya karena ini menetapkan tujuan yang tinggi dan memaksa developer untuk mengintegrasikan lebih dari yang diperkirakan sebelumnya.Sangat sulit untuk mengisolasi semuanya dan tidak mempengaruhi sirkuit tetangga.”
Dari sudut pandang ini, 2G pada dasarnya adalah transmisi suara, sedangkan 3G dan 4G adalah transmisi data yang lebih banyak dan dukungan yang lebih efisien.Sebaliknya, 5G mewakili proliferasi perangkat yang berbeda, layanan yang berbeda, dan peningkatan bandwidth.
“Model penggunaan baru seperti broadband seluler yang disempurnakan dan konektivitas latensi rendah memerlukan peningkatan bandwidth 10x lipat,” kata Mike Fitton, Perencana Strategis dan Spesialis Pengembangan Bisnis di Achronix.“Selain itu, 5G diharapkan menjadi sangat penting bagi V2X, khususnya untuk generasi 5G berikutnya.5G Rilis 16 akan memiliki URLLC yang sangat penting untuk aplikasi V2X.Aplikasi jenis jaringan.
Merencanakan masa depan 5G yang tidak pasti sering dipandang sebagai serangkaian superlatif dengan bandwidth 10x lebih banyak, latensi 5x, dan perangkat 5-10x lebih banyak.Ini diperumit oleh fakta bahwa tinta pada spesifikasi 5G tidak terlalu kering.Selalu ada penambahan terlambat yang membutuhkan fleksibilitas dan berubah menjadi programabilitas.
“Jika Anda memperhitungkan dua kebutuhan besar dari tautan data perangkat keras karena bandwidth tinggi dan kebutuhan akan fleksibilitas, ini berarti Anda mungkin memerlukan semacam SoC atau ASIC khusus yang memiliki lebih banyak programabilitas antara perangkat keras dan perangkat lunak.…jika Anda melihat setiap platform 5G hari ini, semuanya didasarkan pada FPGA karena Anda tidak melihat throughputnya.Pada titik tertentu, semua OEM nirkabel utama cenderung beralih ke daya perangkat lunak ASIC yang lebih ekonomis dan dioptimalkan, tetapi memerlukan fleksibilitas dan dorongan untuk mengurangi biaya dan konsumsi daya.Ini tentang menjaga fleksibilitas di mana Anda membutuhkannya (dalam FPGA atau FPGA tersemat) dan kemudian menambahkan fungsionalitas jika memungkinkan untuk mencapai biaya dan konsumsi daya terendah.”
Tate dari Flex Logix setuju.“Lebih dari 100 perusahaan beroperasi di kawasan ini.Spektrumnya berbeda, protokolnya berbeda, dan chip yang digunakan berbeda.Chip repeater akan lebih terbatas dayanya di dinding gedung, di mana mungkin ada tempat di mana eFPGA lebih berharga.”
Kisah Terkait The Rocky Road to 5G Seberapa jauh teknologi nirkabel baru ini akan berjalan, dan tantangan apa yang masih harus diatasi?Pengujian Nirkabel Menghadapi Tantangan Baru Munculnya 5G dan teknologi nirkabel baru lainnya membuat pengujian menjadi lebih sulit.Pengujian nirkabel adalah salah satu solusi yang memungkinkan.Tech Talk: Apa arti 5G, standar nirkabel baru, bagi industri teknologi dan tantangan apa yang ada di depan.Perlombaan Peralatan Uji 5G Dimulai Generasi berikutnya dari teknologi nirkabel masih dalam pengembangan, tetapi vendor peralatan siap untuk menguji 5G dalam penyebaran percontohan.
Industri telah membuat kemajuan dalam memahami bagaimana penuaan memengaruhi keandalan, tetapi lebih banyak variabel membuatnya lebih sulit untuk diperbaiki.
Grup ini mengeksplorasi potensi materi 2D, memori NAND 1000 lapis, dan cara baru untuk merekrut bakat.
Integrasi heterogen dan peningkatan kepadatan di front-end node menimbulkan beberapa tantangan yang menantang dan menakutkan untuk pembuatan dan pengemasan IC.
Validasi prosesor jauh lebih sulit daripada ASIC dengan ukuran yang sebanding, dan prosesor RISC-V menambahkan lapisan kerumitan lainnya.
127 startup mengumpulkan $2,6 miliar, dengan pendanaan signifikan yang dikumpulkan oleh konektivitas pusat data, komputasi kuantum, dan baterai.
Industri telah membuat kemajuan dalam memahami bagaimana penuaan memengaruhi keandalan, tetapi lebih banyak variabel membuatnya lebih sulit untuk diperbaiki.
Desain heterogen, ketidakcocokan termal dalam kasus penggunaan yang berbeda dapat memengaruhi segalanya mulai dari penuaan yang dipercepat hingga pelengkungan dan kegagalan sistem.
Standar memori baru menambah manfaat yang signifikan, tetapi masih mahal dan sulit digunakan.Ini mungkin berubah.
Waktu posting: Mar-16-2023