Informe técnico: La quinta generación de comunicaciones de red inalámbricas

Como recurso crítico pero escaso en la era 5G, Se espera que el espectro en tres rangos de frecuencia clave ofrezca una cobertura generalizada y admita todos los casos de uso de 5G: sub-1 GHz, 1-6 GHz y por encima de 6 GHz. Los dos primeros a menudo se mencionan como sub-6GHz. Esto es importante a medida que el tráfico de datos celulares continúa aumentando y la banda ancha móvil mejorada se convertirá en la propuesta de valor central para el consumidor. La banda ancha móvil mejorada (eMBB) es uno de los tres conjuntos de casos de uso definidos para 5G. Como una extensión de los servicios de banda ancha 4G existentes, estos casos de uso serán los primeros servicios comerciales 5G en lanzarse. Sin embargo, irán mucho más allá de simplemente permitir velocidades de descarga más rápidas.

Esperamos que tanto Estados Unidos como China lideren la primera ola de despliegues de 5G. China centrará los despliegues iniciales en la banda C (3-5 GHz). Estados Unidos, por otro lado, centrará los despliegues iniciales en el acceso inalámbrico fijo a través del espectro de frecuencias mm Wave (mmWave) (por encima de 24 GHz), así como en los despliegues en bandas bajas (600 MHz).

Creemos que a largo plazo, El espectro de banda C puede verse desafiado a ofrecer una banda ancha móvil mejorada debido a la eficiencia espectral limitada y las mejoras en la capacidad del sistema, así como la latencia desafiante de 1 ms. Para admitir los requisitos de amplios anchos de banda contiguos, habrá que considerar la onda milimétrica.

De hecho, con la actual evolución técnica y la viabilidad económica, es muy probable que se cree una red híbrida. Por ejemplo, en las principales zonas urbanas, se espera que la mmWave se despliegue para la cobertura inalámbrica fija o similar a un punto caliente, mientras que se espera que la cobertura sub-6 GHz se despliegue para la cobertura en áreas suburbanas o ciudades pequeñas. 5G continuará coexistiendo con 4G.

Para implementar 5G, Es importante comprender las tecnologías clave, como el cambio de sistemas de antena y RRU separados a AAU con elementos de antena de integración masiva de múltiples entradas, múltiples salidas (MIMO) y otros componentes electrónicos activos. Se espera que los sistemas de antenas pasen de estructuras pasivas a unidades de antena activas, que contengan componentes electrónicos colocados directamente en el borde de la antena. Se espera que los nuevos sistemas de antenas activas muevan la antena MIMO masiva para servir a múltiples usuarios a través de múltiples canales inalámbricos, los llamados MIMO masivos multiusuario o MU-MIMO. Esperamos que esto genere una gran cantidad de datos por elemento de antena a través de conexiones internas como conectores y cables.

Con el nuevo estándar de radio (NR) 5G, los componentes clave pueden combinar las RRU y las antenas en un AAS.

Massive MIMO aumenta la capacidad de una red inalámbrica hasta 50 veces. Con más antenas, también logras un mejor rendimiento de velocidad de datos y confiabilidad de enlace y más resistencia a la interferencia/ intervención.

TE tiene años de experiencia en interconexión de alta velocidad, RF, integridad de señal, diseño térmico, robusto y mecánico. También respaldamos una huella de fabricación global de vanguardia, entregando componentes y soluciones de primera clase. Además, TE ofrece una amplia gama de interconexión que puede abordar los desafíos de diseño y fabricación de AAS. TE trabaja en estrecha colaboración con los departamentos de investigación y desarrollo de nuestros clientes en nuevos diseños.

Más allá de la comunicación de datos y la conectividad inalámbrica, TE está en muchos otros mercados, por lo que, como cliente, te beneficias de nuestro aprendizaje, tecnología avanzada y servicio al cliente. Somos un equipo global con un profundo talento en ingeniería, garantía de calidad en nuestras fábricas y desarrollo estratégico de productos en nuestros centros de ingeniería. Tenemos una visión general y podemos entender sus problemas y ayudar con la resolución de problemas de próxima generación.

La antena es el elemento más importante para comunicarse en un sistema inalámbrico. TE tiene una amplia gama de diseño y fabricación para crear estructuras de antenas 3D de alto rendimiento. El punto de alimentación de la antena en sistemas MIMO masivos es a menudo un conector coaxial de placa a placa. TE tiene varias soluciones en su gama, de las cuales el conector coaxial ERFV podría brindarle un nuevo enfoque sobre cómo resolver la conectividad crítica. El conector ERFV se puede describir como un conector de una sola pieza, con fuerzas de resorte para contactar con la placa PCB, proporcionando conexiones muy confiables y suavizando las tolerancias de ensamblaje. El filtro, como el siguiente componente importante en su diseño, está conectado con un conector coaxial ERFV de ajuste a la antena y con un segundo conector coaxial a la placa del amplificador. La placa amplificadora recoge todos los datos de la antena. 

Una gran cantidad de datos debe ser transportada hacia el procesador central. Los conjuntos de cables de alta velocidad, como las interconexiones Sliver de TE, ofrecen flexibilidad de alto diseño, baja diafonía, bajo rendimiento de pérdida de inserción y permiten el transporte de datos a alta velocidad. Además, la radio es parte de la red inalámbrica y necesita una conexión óptica hacia la red. La gama de E/S de alta velocidad de TE es compatible con los desafíos térmicos y de EMI. Como ejemplo, SFP, SFP28, QSFP y QSFP28 son una buena opción para aplicaciones de radio. Esos conectores, acoplados con un transceptor óptico, podrían necesitar protección para algunas condiciones ambientales, con la gama de productos de interconexiones FullAXS de TE. Además, es probable que necesite alimentar su sistema. El ELCON Mini de TE son un punto de alimentación potente y confiable a la unidad de radio.

En las redes 5G, esperamos ver un mayor uso de conceptos similares a la nube aplicados tanto a la red de acceso de radio como a la red central. Como ejemplo, C-RAN (Cloud-Radio Access Network) se centrará tanto en la centralización de unidades de banda base (BBU) como en la adopción de tecnologías en la nube, como la virtualización. Si bien los OEM pueden elegir dónde dividir la funcionalidad de BBU, esta división tendrá un impacto directo en el ancho de banda de E/S necesario. La gama de productos de E/S de TE admite interfaces de 10 G a 400 G, lo que admite una multitud de posibles soluciones que la industria podría necesitar. 

Sin embargo, al centralizar las BBU en un concentrador C-RAN, se introduce una nueva capa en la red conocida como fronthaul. Fronthaul es el enlace entre el grupo BBU y los cabezales de radio remotos en el sitio celular o la ubicación de celdas pequeñas. Si bien la fibra es la mejor opción de fronthaul, ya que ofrece el más ancho de banda, es probable que siempre haya un lugar para los enlaces de microondas, dependiendo de la ubicación. Para minimizar las conexiones de fibra óptica, algunas radios se pueden conectar en cadena mediante el uso de cables de cobre de pérdida mínima y conexión directa (DAC) de TE. Esta es una solución típica propuesta por TE que puede reducir su estrés térmico, evitando así componentes generadores de calor como los transceptores ópticos.

Para C-RAN, se necesitan conexiones de mayor ancho de banda. De hecho, las bandas de alta frecuencia están aumentando de alrededor de 1.8 Ghz a alrededor de 6 Ghz, así como el espacio mmWave de más de 24 Ghz y hasta 100 Ghz. Esto será soportado por nuevos transceptores de mayor ancho de banda, utilizando nuevos esquemas de modulación. TE Connectivity resuelve estos desafíos al ofrecer una gama de soluciones que incluyen la integración de nuestras E/S de alta velocidad, alimentación, enchufe, interconexiones Sliver, cables de placa a placa cables de placa base común y equipos resistentes.

La red central para 5G deberá depender de una infraestructura en la nube extremadamente eficiente. Cloud RAN (o RAN centralizada) es una tendencia reciente y los operadores en Asia Pacífico están liderando el camino. Como ejemplo, los operadores chinos, coreanos y japoneses están implementando agresivamente nuevas arquitecturas C-RAN avanzadas. Con C-RAN, el procesamiento de banda base para muchas celdas está centralizado. Las ventajas de C-RAN incluyen un mejor rendimiento debido a la capacidad de coordinar entre las celdas y también reducciones de costos como resultado de la agrupación de recursos. 

A medida que los centros de datos han aumentado en tamaño y potencia, ha surgido una nueva tendencia: Edge Computing y Edge Cloud. En lugar de que los centros de datos hagan la mayor parte de la computación, en este paradigma de computación distribuida, los nodos de dispositivos distribuidos, como los dispositivos inteligentes (con sensores integrados) o los dispositivos de borde, pueden realizar el trabajo. Muchos creen que el diseño del dispositivo está cambiando para incluir sensores inteligentes con microcontroladores integrados, chips de actuador a controlador y módulos. Esto cambiará el papel y los requisitos de los conectores y cables involucrados en un sistema.