創(chuàng)新的5G技術(shù)為支持超高速通信而實(shí)現(xiàn)的革命性飛躍

第五代（5G）無線技術(shù)有望借助移動網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)。我們將一起了解創(chuàng)新的5G技術(shù)為支持超高速通信而實(shí)現(xiàn)的革命性飛躍，以及貿(mào)澤的關(guān)鍵電子元器件供應(yīng)商如何為這一進(jìn)程提供支持。

未來的連接擁有長遠(yuǎn)技術(shù)眼光的史蒂夫·喬布斯（1955–2011）對丹麥哲學(xué)家索倫·祁克果（1813–1855）富有哲理的名言進(jìn)行了拓展，祁克果的原話是：“要理解人生，需要往后看；要過好人生，必須往前看?！眴滩妓箤⑦@個概念應(yīng)用到了技術(shù)領(lǐng)域，他說：“你在向前展望的時候不可能將點(diǎn)點(diǎn)滴滴串連起來；你只能在回顧的時候?qū)⑺鼈兇B起來。所以你必須相信，這些點(diǎn)滴能夠在未來的某一天串連起來?！?是的，未來這些點(diǎn)滴必定能更緊密地連在一起。而關(guān)于如何連接則需要反向思維。 第五代（5G）無線技術(shù)將確保未來的移動網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)?？梢赃@樣說，我們的未來是超級連通的未來，彼時機(jī)器、電腦、機(jī)器人和人都將通過接口連接在一起。

本文將簡要介紹創(chuàng)新的5G技術(shù)為支持超高速通信而實(shí)現(xiàn)的革命性飛躍，以及貿(mào)澤的關(guān)鍵電子元器件供應(yīng)商如何為這一進(jìn)程提供支持。作為工程師，我們現(xiàn)在正應(yīng)該開動腦筋，進(jìn)行反向思考，研究我們的無線通信基礎(chǔ)設(shè)施如何對性能提出更高要求以滿足未來的需求。

競爭已經(jīng)開始率先進(jìn)入市場能為企業(yè)帶來巨大的競爭優(yōu)勢。重要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商、手機(jī)制造商和元器件制造商都已經(jīng)意識到了盡早入場的必要性。美國的Verizon和AT＆T在內(nèi)的服務(wù)提供商最近已宣布在部分城市開始支持5G服務(wù)，每月繼續(xù)向更多城市推進(jìn)的擴(kuò)張計(jì)劃也已完成制定。T-Mobile和Sprint將緊隨其后。 包括摩托羅拉和三星在內(nèi)的手機(jī)制造商也已提供符合即將到來的5G功能要求的硬件設(shè)備。電信設(shè)備提供商正在調(diào)整其產(chǎn)品，以滿足即將到來的新要求。為做到穩(wěn)妥周全，本文稍后將對電子元器件制造商如何應(yīng)對不斷變化的競爭格局進(jìn)行探討。 一個需要高度關(guān)注的議題是從固定無線接入點(diǎn)向5G移動非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）和5G移動獨(dú)立組網(wǎng)（SA）的轉(zhuǎn)移。NSA將采用基于4G長期演進(jìn)（LTE）核心的5G移動設(shè)備，而SA將得到5G特定核心的支持。 通往5G的道路5G是當(dāng)前所采用4G技術(shù)的自然演進(jìn)。它具備可信的潛力，能夠處理和管理比現(xiàn)有技術(shù)多三個數(shù)量級（103=1,000x）的數(shù)據(jù)和信息。它不僅代表了無線連接技術(shù)的演進(jìn)，還代表了近乎瞬時的全新連接速度。 3G為用戶提供了移動萬維網(wǎng)訪問，而4G讓用戶可以進(jìn)行社交連接。但是，5G帶來的互聯(lián)新高度將催生眾多應(yīng)用，改變我們生活、工作和休閑的方式。它將為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）注入無限活力。這項(xiàng)技術(shù)革命將圍繞能夠支持新應(yīng)用的無線基礎(chǔ)設(shè)施而展開，這些新應(yīng)用包括能夠順利駕駛并繞開障礙物的自動駕駛汽車等等。工業(yè)將通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變，其中機(jī)器人和工業(yè)自動化水平將提升至新的高度。工作和休閑方面也將出現(xiàn)各種令人興奮的應(yīng)用，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) （AR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）。 5G進(jìn)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容是為確保這一全新基礎(chǔ)架構(gòu)安全、可靠且高效而制定的一組標(biāo)準(zhǔn)。第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）組織致力于保證這些標(biāo)準(zhǔn)的有效性。3GPP內(nèi)部的技術(shù)規(guī)范組 （TSG）負(fù)責(zé)處理與無線接入網(wǎng)（RAN）、服務(wù)和系統(tǒng)方面以及核心網(wǎng)絡(luò)和終端（CT）相關(guān)的問題。5G新無線電（NR）規(guī)范于2017年底部署。5G-1期與當(dāng)前現(xiàn)行的Release 15相關(guān)聯(lián)。與Release 15并行但將于晚些時候全面部署的是Release 16，它將實(shí)現(xiàn)5G-2期（圖1）。

圖1：3GPP的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間表顯示了5G Release 15和Release 16的分期部署，這些版本預(yù)計(jì)將截止到2020年完成。（信息來源：3GPP）

5G資訊現(xiàn)在讓我們來看看5G推動連接技術(shù)發(fā)展的一些具體技術(shù)方法。1 設(shè)備連接 5G的超寬帶功能將增強(qiáng)移動寬帶。它將允許更多設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)而不會造成問題，從而推動物聯(lián)網(wǎng)的爆炸式增長。支持實(shí)現(xiàn)每平方公里（km2）>100萬（>106）臺設(shè)備的計(jì)劃現(xiàn)已制定完成。 2 速度 與目前50Mbps的連接速度相比，5G的連接速度要快得多，具有保證1Gbps到10Gbps數(shù)據(jù)傳輸速率的潛力。下載速度也會提高。 3 延遲 延遲（數(shù)據(jù)傳輸開始前的時延）也會得到改善。時延將會降至1ms以下，這是至少>10倍數(shù)量級的改善，有助于實(shí)現(xiàn)可靠的低延遲通信。由于有了低延遲且快速移動的實(shí)時設(shè)備，自動駕駛汽車等應(yīng)用將有能力比人類更快地實(shí)現(xiàn)本地處理、決策和響應(yīng)。 4 頻譜效率 通過新型的多輸入多輸出（MIMO）天線和相關(guān)技術(shù)，5G更高的頻譜效率將使更多數(shù)據(jù)能夠在指定頻率下傳輸。 5 電源效率 5G強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)處理和控制能力將顯著提高網(wǎng)絡(luò)的電源效率，從而在降低每位數(shù)據(jù)傳輸能耗的同時完成更多的數(shù)據(jù)傳輸。盡管設(shè)備密度高并且數(shù)據(jù)流量大，但預(yù)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)總體功率將低于當(dāng)今水平。更低的功耗還將延長現(xiàn)場設(shè)備的電池壽命，確保用戶在初次安裝后不會因現(xiàn)場更換問題而難以應(yīng)對。 6 吞吐量

考慮到各個方面相互之間的作用，前述所有事實(shí)都意味著5G數(shù)據(jù)吞吐量將呈爆炸式增長。高吞吐量需要高水平的基礎(chǔ)設(shè)施提供支持，以確保順暢運(yùn)行。

5G元器件：現(xiàn)狀概述貿(mào)澤電子是業(yè)界知名的授權(quán)電子元器件分銷商，致力于滿足工程師設(shè)計(jì)和供應(yīng)鏈的元器件需求。貿(mào)澤電子分銷業(yè)界知名制造商的新技術(shù)產(chǎn)品，通過積極引入新品來支持5G應(yīng)用。讓我們來看一下部分企業(yè)如何集中力量支持即將到來的5G基礎(chǔ)架構(gòu)。（注：該列表并不全面，僅用作示例。以下公司按其名稱字母順序排列。）

01

Analog Devices Inc.（ADI）以追求創(chuàng)新、性能和卓越為使命，是一家歷史悠久，成長迅速的技術(shù)公司。ADI在業(yè)內(nèi)被公認(rèn)為是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和信號調(diào)理技術(shù)的世界知名企業(yè)，另外還從事射頻（RF）和電源產(chǎn)品的生產(chǎn)。該公司的5G相關(guān)業(yè)務(wù)主要集中于放大器、時鐘和計(jì)時、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、隔離、微控制器單元（MCU）、電源管理、RF、傳感器和無線連接的開發(fā)與供應(yīng)。在5G領(lǐng)域，ADI將推出帶JESD204B接口、速度為10.25GSPS的12 位、RF模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。其高速轉(zhuǎn)換器包括AD9208（帶JESD204B接口的雙通道14位3GSPS ADC）和AD9176（16位12GSPS RF DAC，每通道數(shù)據(jù)速率為3GSPS）。ADI的ADF5356微波寬帶合成器可用于實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)（PLL）/壓控振蕩器（VCO）。

HMC8191/HMC8192混頻器支持中頻設(shè)計(jì)。ADMV1013/ADMV1014是上/下變頻器。ADRF5024/5 SPDT開關(guān)可提供高隔離和低插入損耗，而ADL5920射頻檢測器提供正向和反向功率以及回波損耗的測量。

02

Intel始終致力于讓美妙絕倫的未來體驗(yàn)成為現(xiàn)實(shí)。如果一項(xiàng)技術(shù)具有智能性和互連性，那么Intel所關(guān)注的就是不斷增長的互連世界中對這項(xiàng)技術(shù)的未來需求-從網(wǎng)絡(luò)到云，再到設(shè)備。這家公司正在投資兌現(xiàn)自己“永遠(yuǎn)在線”的5G連接承諾。Intel還提供現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、片上系統(tǒng)（SoC）、復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和補(bǔ)充技術(shù)（如電源解決方案），為世界各地的客戶提供高價值解決方案。Intel通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）為專用網(wǎng)絡(luò)帶來了轉(zhuǎn)變，使其在敏捷性、靈活性和可擴(kuò)展性方面得到提升，從而成為了5G標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建領(lǐng)域公認(rèn)的領(lǐng)導(dǎo)者，為5G擴(kuò)展搭建了舞臺?，F(xiàn)在，該公司正在與各種生態(tài)系統(tǒng)和垂直行業(yè)伙伴合作，進(jìn)行5G標(biāo)準(zhǔn)和解決方案的定義、原型開發(fā)、測試和交付。從互聯(lián)汽車到AR/VR、智能家居、工業(yè)應(yīng)用和城市，Intel為實(shí)現(xiàn)下一代無線產(chǎn)品和服務(wù)提供了無可匹敵的規(guī)模、創(chuàng)新以及專業(yè)知識。

03

Micron Technology（Micron）是創(chuàng)新內(nèi)存和存儲解決方案的行業(yè)知名企業(yè)。該公司廣泛的高性能內(nèi)存和存儲技術(shù)組合包括動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM）、與非（NAND）/ 或非（NOR）閃存和3D XPoint內(nèi)存，正在改變世界利用信息以豐富人們生活的方式。Micron的內(nèi)存和存儲解決方案大力推動云端、數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)和移動接入等主要細(xì)分市場的發(fā)展創(chuàng)新，其中包括人工智能（AI）、機(jī)器學(xué)習(xí)和自動駕駛車輛等。Micron的3D與非門 （3D-NAND-gate）技術(shù)有望成為數(shù)據(jù)中心的一項(xiàng)資產(chǎn)。預(yù)計(jì)該技術(shù)將為數(shù)據(jù)存儲密度的增加提供必要支持，從而使數(shù)據(jù)中心能夠提高吞吐量并降低成本。更快的訪問速度還可以更輕松地實(shí)現(xiàn)5G的低延遲和高速度。

04

NXP Semiconductors（NXP）為更加智能的世界提供安全連接與基礎(chǔ)架構(gòu)產(chǎn)品，推動解決方案的發(fā)展以使生活更輕松、更美好、更安全。作為嵌入式應(yīng)用安全連接解決方案的世界知名企業(yè)，NXP正在推動安全互聯(lián)車輛、端到端安全和隱私以及智能連接解決方案市場的創(chuàng)新。該公司是蜂窩技術(shù)芯片組的知名提供商，并且是該項(xiàng)技術(shù)在諸多領(lǐng)域的創(chuàng)建者。該公司很快將開發(fā)并提供種類豐富的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)處理器、安全接口和系統(tǒng)管理產(chǎn)品、高性能RF （HPRF）功率放大器以及智能天線解決方案。

05

Qorvo現(xiàn)可提供下一代射頻智能元器件和解決方案，將人、場所和事物以更快速度、跨更遠(yuǎn)距離、通過更加可靠的方式連接在一起。Qorvo始終關(guān)注您的需求，致力于打造更加美好的互聯(lián)世界。Qorvo通過各種射頻連接解決方案推動5G部署，為不斷增長的移動數(shù)據(jù)提供支持。其用于無線基礎(chǔ)設(shè)施和移動設(shè)備的強(qiáng)大射頻產(chǎn)品組合包括功率放大器（PA）、移相器、開關(guān)、集成模塊和其他高性能射頻解決方案。與5G相關(guān)的新發(fā)布產(chǎn)品包括帶有集成SPDT開關(guān)的QPC100029–31GHz移相器、QPF4001GaN MMIC（單片微波集成電路）前端模組和針對28GHz相控陣5G基站和終端的多功能設(shè)備模塊。

06

Skyworks Solutions（Skyworks）正在推動無線網(wǎng)絡(luò)革命。作為無線前端解決方案的主要提供者，Skyworks是互聯(lián)互通領(lǐng)域的專家。該公司通過提升自身技術(shù)佔(zhàn)前地位和擴(kuò)大產(chǎn)品覆蓋面來支持世界上眾多最先進(jìn)通信平臺的功能，從而推動5G演進(jìn)。Skyworks是業(yè)界最有影響力的標(biāo)準(zhǔn)化組織（包括歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）和3GPP）的成員和關(guān)鍵貢獻(xiàn)者，這些組織參與了對新興5G應(yīng)用至關(guān)重要的規(guī)范的制定。Skyworks主要專注于蜂窩5G手持設(shè)備和必要的5G基礎(chǔ)設(shè)施。該公司的5G相關(guān)產(chǎn)品包括Skyworks Solutions PIN Diode Limiters，這一系列產(chǎn)品在無線或其他射頻系統(tǒng)中用作無源接收器的保護(hù)器。

07

Silicon Labs是提供芯片、軟件和解決方案的知名供應(yīng)商，致力于打造智能化和連接程度更高的世界。在5G方面，Silcon Labs主要關(guān)注MCU、無線、傳感器、計(jì)時和隔離產(chǎn)品與解決方案。

081

STMicroelectronics（ST）提供電源管理解決方案；種類繁多的微控制器、傳感器以及連接和安全解決方案；以及接口和收發(fā)器、保護(hù)設(shè)備、RF前端和模擬元器件。擁有碳化硅（SiC）技術(shù)堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的ST還在推動RF硅上氮化鎵（GaN-on-Silicon）的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)未來高性能5G網(wǎng)絡(luò)。

09

TE Connectivity（TE）提供的連接與傳感器解決方案對于當(dāng)今日益緊密連接的世界至關(guān)重要。TE相信每個連接都很重要。為了支持5G進(jìn)程，TE Connectivity專注于必需的連接器、繼電器、無源元件、傳感器、端子和接頭以及線纜。

10

Texas Instruments（TI）是模擬和數(shù)字嵌入式應(yīng)用及處理半導(dǎo)體解決方案領(lǐng)域的一家知名企業(yè)。TI通過放大器、時鐘和計(jì)時、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口、隔離、MCU、電源管理、RF、傳感器和無線連接產(chǎn)品為5G提供支持。該公司當(dāng)前支持5G的部分產(chǎn)品包括LMG3410R070600V 70m? GaN功率級以及電源管理產(chǎn)品LM5045和LM5036開關(guān)控制器。

結(jié)論整個世界未來的連接一定會比過去更加緊密。5G無線技術(shù)將確保未來的移動網(wǎng)絡(luò)可以把我們所有人關(guān)聯(lián)在一起。超高速通信是創(chuàng)新的5G技術(shù)帶來的革命性飛躍，而致力于為我們的未來開發(fā)先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品的電子元器件制造商正在將其變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。當(dāng)他們的工程師團(tuán)隊(duì)回顧以前的技術(shù)局限性時，我相信他們可以將這些點(diǎn)滴串聯(lián)起來，這樣我們就無需重新回顧。做好準(zhǔn)備，我們將邁向超級連通的未來。