5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?

5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?

5G架構相比4G哪裡不同?

從表徵來看,5G就是低時延、高帶寬及大量設備通信。在基建架構層面,5G網絡的核心網和無線接入部分都發生了變化。

核心網部分,主要是各類大數據量的應用,對核心網的處理能力提出更高的要求。

這部分最大的變化就是4G的S-GW/P-GW網元在5G時代剝離出了控制面(CP)和用戶面(UP),而用戶面功能實際還下放到了接入側(下圖中的MEC)處理。


5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?


來源:Netmanias

無線接入側的變化就相對很大了。上圖有兩個基本概念,BBU(上圖中的DU)和RRU(上圖中的RU,有時也叫RRH)。

BBU就是基帶單元(baseband unit),一般生成與處理數字基頻RF信號;RRU則為射頻拉遠單元(remote radio unit)。

3G時代BBU和RRU實現了設備分離;不過如上圖所示,3G、4G時期盛行的D-RAN(分佈式無線接入網),BBU和RRU還是放在同一個機櫃中的。

5G對基站數量的要求驟然變多,畢竟eMMB需要使用更高的頻率。傳統的這種D-RAN架構,每個蜂窩基站(cell site)都要求專門的BBU和RRU,另外還需要配套的電力、製冷、路由功能供應。

如果按照這種架構去大規模增加基站數量,那麼基建費用和運營成本就會激增。所以不少無線技術和架構都湧現了,這其中包括了MIMO、CoMP、載波聚合、vRAN,還有現如今的C-RAN架構(雲RAN或中心化RAN)。

C-RAN的主體就是把BBU做了集中處理,移到了中心位置形成BBU池,和RRU徹底實現分離。

BBU池能夠共享物理基礎設施,包括路由器這樣的網絡設備,當然還有空間、電力、製冷系統等。這是降低成本一種很好的方案,而且提升了架構的彈性。

另外C-RAN也算是可持續綠色能源的一種方案,在一個BBU池中採用可再生能源總是好過分開的大量基站設備的。


5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?


MWC展會上的長飛光纖5G前傳光模塊

這個時候,RRU就安裝在千米、萬米以外的遠程蜂窩基站上。那麼BBU到RRU之間的部分就需要有傳輸網絡了,這個傳輸網絡即是運營商常說的“前傳(fronthaul)”。

而且前傳也實質上成為5G發展的一個重要焦點。我們也在MWC 2019上海展會上看到了不少前傳光纖和光模塊展示。

除了C-RAN架構將BBU做了中心化處理,遠端的RRU和外部天線也發生了變化。在5G網絡中,RRU形成了新的AAU(架構圖中的AU,有源天線單元)。

這其中涉及到AAS有源天線系統,其特點就是集成了有源射頻電子元件與無源天線陣列,而不再是單獨的天線。

AAS系統的主要作用有兩個,其一是有源天線可將信號專注到一個特定的方向,這樣一來從基站抵達特定設備的信號也就更強,這就是Beamforming波束成形技術。第二,這裡的天線陣列就是MIMO天線,通過多個無線信道同時服務多用戶,實現MU-MIMO。

5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?


5G對連接器提出何種要求?

上述5G架構轉變有三個核心要素:C-RAN架構的普遍採用、前傳需要採用新的傳輸技術,以及AAS有源天線系統。

此外,C-RAN架構變化本身還帶來了更多屬於5G的特性,比如C-RAN普及之後,移動邊緣計算(MEC)也就可行了:將數據中心的服務器和存儲器放到BBU池旁,得以實現本地內容緩存,進一步減少網絡時延。

SDN(軟件定義networking)和NFV(網絡功能虛擬化)對運營商而言也是提供邊緣計算服務的彈性的重要組成部分。這些甚至可能改變運營商和雲服務供應商之間的角色關係。

5G架構比4G更復雜,連接器將面臨何種挑戰?


5G架構變遷,給連接器帶來了哪些挑戰?


這麼多新變化,對5G基建各層級的參與者而言都是挑戰和機遇,甚至包括了供電、散熱解決方案。

比如有源天線系統中難度最大的高效率功放、小體積濾波器、高精度ADC/DAC等等。對電子連接器製造商而言提出了更高的要求。

比如蜂窩基站內的AAS部分組件的佈局就離不開天線板、電子元件板和濾波器。密集住宅區域內的互補系統需要大量天線才能支持MU-MIMO,既然配有控制電子元件就需要新的連接解決方案。

特別是6GHz及更高頻率的網絡需要高度集成化的系統,其中的射頻集成電路通常會在芯片組上表面集成天線。AAS內部和外部都需要高速I/O接口;系統可能包含電源、光纖及混合接口;除了互連器件和傳感器,還要考慮硅晶、雙工器和振盪器等。(注:版權來源網絡,如有侵權請聯繫刪除)

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