連接技術(shù)賦能5G通信新架構

2019年6月6日，工信部向中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國廣電四家企業(yè)發(fā)放5G商用牌照。中國正式進(jìn)入5G商用元年。

未來(lái)數據傳輸速率的提高有助于形成交互式生態(tài)系統，從而實(shí)現更智能、更高效、更互連的世界。據IHS預計， 2025年將有超過(guò)750億臺物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備接入網(wǎng)絡(luò )，其中大多數會(huì )采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)；5G網(wǎng)絡(luò )將有力支持該網(wǎng)絡(luò )需求。然而，實(shí)現5G大規模商用絕非易事。就5G連接技術(shù)而言，AAS（有源天線(xiàn)系統）、MIMO（大規模多輸入多輸出）、C-RAN（云無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )）、邊緣計算等新架構的演進(jìn)必將需要更先進(jìn)的連接器技術(shù)。

蜂窩基站的演進(jìn)將增加設計的復雜性。對于5G部署而言，了解其關(guān)鍵技術(shù)非常重要，如從單獨的射頻拉遠單元（RRU）和天線(xiàn)系統轉變?yōu)榇笠幠６噍斎攵噍敵觯∕IMO）AAU，需要集成天線(xiàn)元件和其他有源電子元件，可提升容量和覆蓋范圍，并降低射頻線(xiàn)纜要求以及纜線(xiàn)損耗。新的有源天線(xiàn)系統將使用MIMO天線(xiàn)，通過(guò)多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道服務(wù)多位用戶(hù)，即多用戶(hù)大規模MIMO，簡(jiǎn)稱(chēng)MU-MIMO。大規模MIMO被視為未來(lái)超快5G網(wǎng)絡(luò )的核心基礎組件。MIMO本質(zhì)是一種無(wú)線(xiàn)復用技術(shù)，可在同一無(wú)線(xiàn)信道同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)數據信號，每個(gè)數據信號通常都需要單獨的天線(xiàn)來(lái)發(fā)射和接收。大規模MIMO能夠使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的容量增加50倍左右，而更多的天線(xiàn)還可以實(shí)現更佳的數據傳輸功能、具備高可靠性及更強的抗干擾能力。我們希望新的天線(xiàn)系統能通過(guò)內部連接，如連接器和線(xiàn)纜，提高單位天線(xiàn)元件數據收發(fā)量。

5G部署的另一技術(shù)重點(diǎn)在于設計出高寬帶、多模式、高效率以及高度集成的下一代無(wú)線(xiàn)射頻系統，以處理大量不同的應用和服務(wù)組合，從而滿(mǎn)足從農村通信塔到城市布設的各種需求。在5G射頻單元內部，有源電子元件與無(wú)源天線(xiàn)陣列集成在一起。這些組件的布局離不開(kāi)天線(xiàn)板、電子元件板和濾波器，例如：

·通過(guò)高速連接，將輸入/輸出（I/O）接口連接至射頻板；

·有源天線(xiàn)系統（AAS）內部和外部需要高速輸入/輸出（I/O）接口

·極可能包含電源、光纖以及混合（電源、射頻和低速信號）接口

·除了互連器件和傳感器，還需要考慮硅晶、雙工器以及振蕩器等

因而，射頻單元內部的連接必須能夠處理高速、高功率信號，滿(mǎn)足更嚴苛的電磁干擾（EMI）、信號完整性（SI）以及散熱性能要求。連接器必須足夠小巧，以滿(mǎn)足有源天線(xiàn)系統（AAS）對于整體尺寸的限制。天線(xiàn)是無(wú)線(xiàn)系統中最重要的通信元件?？紤]到天線(xiàn)元件數量龐大，元件之間需要大量的連接，連接器安裝過(guò)程中的易操作性也很重要。

5G核心網(wǎng)依靠極其高效的云端基礎設施。Cloud RAN（或稱(chēng)集中式RAN）是近年來(lái)的趨勢，而亞太地區的運營(yíng)商正在引領(lǐng)這一潮流。例如，中國、韓國和日本的運營(yíng)商正大力部署先進(jìn)的新型C-RAN架構。C-RAN（云無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)）架構主要將基帶單元（BBU）的資源集中化，并采用虛擬化等云技術(shù)。OEM廠(chǎng)商可以選擇BBU功能的切分位置, 不同的切分位置直接影響到I/O的帶寬。借助C-RAN，許多蜂窩基站的基帶處理可以實(shí)現集中化。C-RAN通過(guò)協(xié)調不同蜂窩基站來(lái)提升性能，同時(shí)整合資源以節省成本。

然而，隨著(zhù)在C-RAN中樞實(shí)現BBU的集中化，前傳（Fronthaul）的概念被引入網(wǎng)絡(luò )。前傳指的是BBU池與蜂窩基站或小基站中的射頻拉遠單元之間的鏈路。光纖能夠提供更高的帶寬，因而成為前傳的最佳選擇。但由于切分位置的不同，微波鏈路依然會(huì )占有一席之地。一方面，這些變化將使大量電子元件將集中在大規模MIMO有源天線(xiàn)系統的盒內，產(chǎn)生大量熱量，因此所有組件需要承受更大的熱應力。另一方面，C-RAN將需要更高帶寬的連接和更高帶寬的收發(fā)器來(lái)支持。

隨著(zhù)數據中心在規模和能力方面的大幅提升，出現了一種新趨勢——邊緣計算和邊緣云。5G邊緣計算將為終端用戶(hù)在核心網(wǎng)邊緣的應用，提供更大容量、更低時(shí)延、更高移動(dòng)性、更高可靠性和準確性。此外，云計算可將大數據中心的高效率和高能力賦予最緊湊的5G小型設備。這將實(shí)現更加標準化的基礎設施及開(kāi)放化的構建模塊，從而形成數據中心的規模效應。在這種分布式計算中，大部分計算都可能在智能設備（內嵌傳感器）或邊緣設備等分布式設備節點(diǎn)上執行，而非由數據中心完成。這些設備的設計正在發(fā)生改變，將采用集成微控制器、執行器芯片和模塊的智能傳感器。這同樣會(huì )改變連接器和線(xiàn)纜在系統中的角色和要求。

5G有望實(shí)現更快的傳輸速率、更強大的數據交換網(wǎng)絡(luò )和更實(shí)時(shí)無(wú)縫的通信，將推動(dòng)對先進(jìn)、創(chuàng )新連接解決方案的需求快速增長(cháng)。TE 作為高速、散熱性能和EMI/SI解決方案以及嚴苛環(huán)境領(lǐng)域的創(chuàng )新領(lǐng)導者，正與全球各大5G無(wú)線(xiàn)通信設備OEM廠(chǎng)商和云服務(wù)商開(kāi)展密切合作，以5G解決方案和專(zhuān)業(yè)能力，支持5G網(wǎng)絡(luò )的成功部署。