打造未來(lái)數字世界，5G系統的機電互連是關(guān)鍵

5G元素仿佛已經(jīng)無(wú)處不在，但業(yè)界普遍認為，最新的蜂窩網(wǎng)絡(luò )仍然需要幾年時(shí)間才能達到4G/LTE的普及水平。這符合每10年有一個(gè)新網(wǎng)絡(luò )的歷史趨勢，由此可以預見(jiàn)的是6G系統將在2030年左右開(kāi)始出現。這也使得現在以5G為目標的人都成為 了"落后的早期使用者"，一個(gè)聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)矛盾的說(shuō)法。

其實(shí)，這是件好事。早期的用戶(hù)已經(jīng)在那里，但還沒(méi)有達到類(lèi)似主流的程度?，F在是開(kāi)發(fā)第一代5G解決方案的好時(shí)機。制造商可以寄希望于在6G開(kāi)始接管市場(chǎng)之前，開(kāi)發(fā)幾代產(chǎn)品來(lái)跨越這十年。

任何第一代產(chǎn)品都是創(chuàng )建卓越設計的理想之地，通過(guò)克服新技術(shù)帶來(lái)的挑戰便可鍛造出卓越的產(chǎn)品。對于5G產(chǎn)品而言，主要的挑戰同時(shí)也是最大的特點(diǎn)就是性能。5G來(lái)了，一切都會(huì )變快。設計師和系統工程師會(huì )立即明白，對他們來(lái)說(shuō)，快速并不總是等于快樂(lè )。

對于任何高頻信號而言，信號完整性都是一個(gè)大問(wèn)題，無(wú)論它是通過(guò)導體還是在空氣中傳播。5G的所有優(yōu)勢，比如高度密集的流量、更有效的頻譜利用、更大的帶寬和更低的時(shí)延等， 都需要在網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)上實(shí)現，包括在板級、板與板之間以及這些板上的組件之間。這就是4電平脈沖幅度調制（PAM-4）方案的重要性所在。它將支持高達56 Gbps和112 Gbps的傳輸速率，遠遠高于正在被取代的不歸零編碼（NRZ）調制方案。雖然NRZ仍將使用一段時(shí)間，但PAM-4將使5G得以實(shí)現。

國際電信聯(lián)盟ITU-R M.2083建議書(shū)中定義的5G網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵能力（來(lái)源：ETSI）

歐洲電信標準協(xié)會(huì )（ETSI）定義了5G系統在傳輸速率、時(shí)延和效率等八個(gè)方面必須滿(mǎn)足的要求。此外，ETSI更加強調國際電信聯(lián)盟無(wú)線(xiàn)電通信部門(mén)（ITU-R）確定的三個(gè)主要應用場(chǎng)景：增強型移動(dòng)寬帶（eMBB）、增強型機器類(lèi)型通信（eMTc）和超可靠、低時(shí)延通信（URLLC）。為了滿(mǎn)足這些應用場(chǎng)景的要求，業(yè)界正在利用新的技術(shù)和方法，如毫米波傳輸、更小和更多的單元、波束成形和MIMO天線(xiàn)技術(shù)等。MIMO技術(shù)增加了發(fā)射器中天線(xiàn)的密度，使得天線(xiàn)陣列密度能夠高達256個(gè)單元。

從設備制造商的角度來(lái)看，這意味著(zhù)設備在物理層面上更小、更省電，但它們要處理更多的信號路徑。這些“物理連接”需要極高的信號完整性，要求它達到能夠支持PAM-4傳輸速率的水平。預計，所有的垂直市場(chǎng)都會(huì )需要5G技術(shù)，這主要是由于5G的低時(shí)延特性。這些市場(chǎng)將需要能夠在組件層面支持高吞吐量的系統。

網(wǎng)絡(luò )被重新定義

從4G/LTE轉向5G非常重要的部分原因是，它重新定義了網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。前幾代產(chǎn)品都是建立在傳統系統上，延續了技術(shù)和方法。對于5G來(lái)說(shuō)，這些傳統系統已經(jīng)無(wú)法延續使用。這一點(diǎn)可以從5G所采用的新無(wú)線(xiàn)電標準上窺見(jiàn)一斑。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò )的方方面面都已被重新定義。當然，它必須在實(shí)現這一目標的同時(shí)，仍然在一定程度上依賴(lài)現有的技術(shù)，如能夠承載毫米波信號的射頻連接器等。

5G開(kāi)放性的提高，使網(wǎng)絡(luò )結構發(fā)生了根本性變化。4G的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )（RAN）包括一個(gè)基帶單元和遠程無(wú)線(xiàn)電頭。在5G架構中，這已演變?yōu)橛杉惺絾卧?、分布式單元、無(wú)線(xiàn)電單元和MIMO天線(xiàn)組成的前傳網(wǎng)絡(luò )（fronthaul network）。

這就是部署新的遠程無(wú)線(xiàn)電單元、有源天線(xiàn)單元和基帶單元的地方。前傳網(wǎng)絡(luò )將連接到核心網(wǎng)絡(luò )，而前面概述的應用場(chǎng)景中的實(shí)際設備將使用MIMO天線(xiàn)通過(guò)前傳網(wǎng)絡(luò )連接。

雖然光纖互聯(lián)將在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的許多地方使用，但銅制互聯(lián)在新的5G拓撲結構中仍有重要作用。

Molex（莫仕）全球產(chǎn)品經(jīng)理Mike Hansen解釋說(shuō)，銅制互聯(lián)解決方案主要用于在電路板之間布線(xiàn)，有趣的是，也包括跨板布線(xiàn)。使用帶雙軸的電纜組件可以避免與PCB導線(xiàn)相關(guān)的損耗，同時(shí)實(shí)現高速信號的傳輸。

據Hansen介紹，隨著(zhù)有源天線(xiàn)單元（AAUs）的發(fā)展，5G已經(jīng)創(chuàng )造了一個(gè)轉變。這些AAU的特點(diǎn)是大規模MIMO架構和大量的處理，都集中在一個(gè)非常小的空間內。而在系統架構中，高密度的銅制互連是必不可少的。

傳輸高速5G信號

在電路板層面，PCB正成為影響高速信號的一個(gè)主要障礙。雖然轉向光纖互連可以消除部分痛點(diǎn)問(wèn)題，但在某些時(shí)候，電信號仍然需要通過(guò)集成電路接口接收。這時(shí)，先進(jìn)的互連解決方案可以提供更高的信號完整性，以及敏感的差分信號（Differential Signal）所需的較低插入損耗。

除了電源之外，改進(jìn)的邊緣連接器提供了在單個(gè)高度緊湊的連接器上擠壓差分信號(differential pairs)和單端信號所需的密度。在實(shí)現這一點(diǎn)的同時(shí)，還能避免產(chǎn)生信號完整性問(wèn)題。

現在，信號的走線(xiàn)不再是在擁擠和有損耗的PCB上布線(xiàn)，而是使用雙同軸電纜制成的組件從PCB的一側布線(xiàn)到另一側，或直接從I/O到集成電路。這些所謂的旁路電纜組件避免了與傳統PCB相關(guān)的損耗，而且不需要進(jìn)出光域，使成本和延遲降到最低。

為了支持5G網(wǎng)絡(luò )所涉及的帶寬，運營(yíng)商正在使用56 Gbps的PAM-4信令，并在可能的情況下使用112 Gbps的PAM-4信令。如此高速的信號傳輸有賴(lài)于連接器層面上的精細阻抗匹配。而這正是Molex的專(zhuān)長(cháng)所在，這家國際知名的連接器廠(chǎng)商擁有創(chuàng )新的NearStack 高速線(xiàn)纜解決方案，可以支持PAM-4信號傳輸。

作為Molex的分銷(xiāo)商，安富利與Molex的合作已有40年之久。雙方彼此信任，建立了非常穩定、牢固的合作關(guān)系。長(cháng)期以來(lái)，安富利憑借其遍布全球的龐大業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )和廣泛的生態(tài)系統，為各行各業(yè)的客戶(hù)群體提供Molex領(lǐng)先的連接解決方案，以便他們能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)對更快、更廣泛和更可靠連接的需求。

不止于此，安富利在5G領(lǐng)域深耕已久，擁有非常全面的布局，能夠提供涵蓋各個(gè)應用場(chǎng)景的完備解決方案，加速OEM廠(chǎng)商的產(chǎn)品設計旅程。

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