連接技術(shù)賦能5G通信新架構(gòu)

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

未來數(shù)據(jù)傳輸速率的提高有助于形成交互式生態(tài)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)更智能、更高效、更互連的世界。據(jù)IHS預(yù)計， 2025年將有超過750億臺物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，其中大多數(shù)會采用無線技術(shù)；5G網(wǎng)絡(luò)將有力支持該網(wǎng)絡(luò)需求。然而，實現(xiàn)5G大規(guī)模商用絕非易事。就5G連接技術(shù)而言，AAS（有源天線系統(tǒng)）、MIMO（大規(guī)模多輸入多輸出）、C-RAN（云無線接入網(wǎng)絡(luò)）、邊緣計算等新架構(gòu)的演進必將需要更先進的連接器技術(shù)。

蜂窩基站的演進將增加設(shè)計的復(fù)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）和天線系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模多輸入多輸出（MIMO）AAU，需要集成天線元件和其他有源電子元件，可提升容量和覆蓋范圍，并降低射頻線纜要求以及纜線損耗。新的有源天線系統(tǒng)將使用MIMO天線，通過多個無線信道服務(wù)多位用戶，即多用戶大規(guī)模MIMO，簡稱MU-MIMO。大規(guī)模MIMO被視為未來超快5G網(wǎng)絡(luò)的核心基礎(chǔ)組件。MIMO本質(zhì)是一種無線復(fù)用技術(shù)，可在同一無線信道同時發(fā)射和接收多個數(shù)據(jù)信號，每個數(shù)據(jù)信號通常都需要單獨的天線來發(fā)射和接收。大規(guī)模MIMO能夠使無線網(wǎng)絡(luò)的容量增加50倍左右，而更多的天線還可以實現(xiàn)更佳的數(shù)據(jù)傳輸功能、具備高可靠性及更強的抗干擾能力。我們希望新的天線系統(tǒng)能通過內(nèi)部連接，如連接器和線纜，提高單位天線元件數(shù)據(jù)收發(fā)量。

5G部署的另一技術(shù)重點在于設(shè)計出高寬帶、多模式、高效率以及高度集成的下一代無線射頻系統(tǒng)，以處理大量不同的應(yīng)用和服務(wù)組合，從而滿足從農(nóng)村通信塔到城市布設(shè)的各種需求。在5G射頻單元內(nèi)部，有源電子元件與無源天線陣列集成在一起。這些組件的布局離不開天線板、電子元件板和濾波器，例如：

·   通過高速連接，將輸入/輸出（I/O）接口連接至射頻板；

·   有源天線系統(tǒng)（AAS）內(nèi)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(nèi)部的連接必須能夠處理高速、高功率信號，滿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，以滿足有源天線系統(tǒng)（AAS）對于整體尺寸的限制。天線是無線系統(tǒng)中最重要的通信元件。考慮到天線元件數(shù)量龐大，元件之間需要大量的連接，連接器安裝過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(chǔ)設(shè)施。Cloud RAN（或稱集中式RAN）是近年來的趨勢，而亞太地區(qū)的運營商正在引領(lǐng)這一潮流。例如，中國、韓國和日本的運營商正大力部署先進的新型C-RAN架構(gòu)。C-RAN（云無線接入網(wǎng)）架構(gòu)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現(xiàn)集中化。C-RAN通過協(xié)調(diào)不同蜂窩基站來提升性能，同時整合資源以節(jié)省成本。

然而，隨著在C-RAN中樞實現(xiàn)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(guī)模MIMO有源天線系統(tǒng)的盒內(nèi)，產(chǎn)生大量熱量，因此所有組件需要承受更大的熱應(yīng)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)器來支持。

隨著數(shù)據(jù)中心在規(guī)模和能力方面的大幅提升，出現(xiàn)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在核心網(wǎng)邊緣的應(yīng)用，提供更大容量、更低時延、更高移動性、更高可靠性和準確性。此外，云計算可將大數(shù)據(jù)中心的高效率和高能力賦予最緊湊的5G小型設(shè)備。這將實現(xiàn)更加標準化的基礎(chǔ)設(shè)施及開放化的構(gòu)建模塊，從而形成數(shù)據(jù)中心的規(guī)模效應(yīng)。在這種分布式計算中，大部分計算都可能在智能設(shè)備（內(nèi)嵌傳感器）或邊緣設(shè)備等分布式設(shè)備節(jié)點上執(zhí)行，而非由數(shù)據(jù)中心完成。這些設(shè)備的設(shè)計正在發(fā)生改變，將采用集成微控制器、執(zhí)行器芯片和模塊的智能傳感器。這同樣會改變連接器和線纜在系統(tǒng)中的角色和要求。

5G有望實現(xiàn)更快的傳輸速率、更強大的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)和更實時無縫的通信，將推動對先進、創(chuàng)新連接解決方案的需求快速增長。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(dǎo)者，正與全球各大5G無線通信設(shè)備OEM廠商和云服務(wù)商開展密切合作，以5G解決方案和專業(yè)能力，支持5G網(wǎng)絡(luò)的成功部署。