赛思拥有领先国内时频领域的核心技术,推出高集成度和小尺寸的同步时钟芯片和TCXO等产品,满足5G小基站设计需求
5G:第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology),是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术,5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。
为什么5G优于4G?
说起5G, 大家的第一反应大多是5G将万物互联,可以帮助实现AR交互、自动驾驶、智慧城市等应用场景,它具备高速率、低延时、海量连接等特点。但是,它在我们生活中具体表现是什么呢?其实,直白点说,就是5G解决了4G在人群密集区域的网络拥堵问题,能让你在一堆人同时抢票的时候,也能网络不卡。具体怎么做到的,我在下面有做阐述。
5G和4G一样,都需要基站的赋能。那么,为什么5G就可以实现低延时和海量连接呢?这里的本质区别,其实就是5G基站和4G基站的区别。
基站站点由基站设备和配套设备构成。其中,基站设备包括基带单元、无线射频单元和天线;配套设备包括传输设备、电源、备用电池、空调、监控系统和铁塔(抱杆)等。
基站设备负责通过无线电波连接手机,并通过传输设备连接到核心网络和互联网。而电源、备用电池、空调和监控系统等则负责保障基站设备的稳定运行。
5G基站与4G基站一样,都少不了配套设备的支撑。而且,一般情况下5G基站和4G基站是共站的,即在原有的4G站点上叠加5G设备。
但是,5G基站设备和4G基站设备还是存在差别的。而且由于叠加5G设备后,基站设备的功耗和传输容量增加,基站站点的配套设备需要进行相应的升级扩容。
如图所示,4G基站设备是由BBU(基带单元)和RRU(射频拉远单元)组成的。RRU(射频拉远单元)通常会设置在接近天线的地方,与BBU之间通过光纤连接,与天线之间通过馈线连接。
而5G基站设备,则将BBU分割为CU(中央单元)和DU(分布式单元),并通过光纤与AAU(有源天线单元)连接。AAU包含了RRU和天线功能,把有源射频部分与无源天线集成为一体。从AAU的逻辑框图,不难看出RF Front end、 SoC、FPGA等都需要时钟。
其实,5G无线接入网的前传和回传流程,可以拆分为三部分:前传、中传和回传。AAU和DU之间是前传,DU和CU之间是中传,CU到核心网是回传。
5G基站和4G基站之间的差异,其实主要就是5G把RRU+天线,进化为了有源射频+天线集成的AAU。
5G大规模天线阵列Massive MIMO的两大技术优势
那么,为什么5G基站要把RRU+天线进化成AAU呢?本质原因是5G采用了大规模天线阵列Massive MIMO技术。
1)通过波束赋形(Beamforming)提升覆盖范围和减少干扰
波束赋形就是通过调整多天线的幅度和相位,赋予天线辐射图特定的形状和方向,使无线信号能量集中于更窄的波束上,从而可增强覆盖范围和减少干扰。
有了波束赋形,可形成精确的用户级超窄波束,并随用户位置而移动,将能量定向投放到用户位置,相对传统宽波束天线可提升信号覆盖,同时降低区域内用户干扰。
同时,还能通过3D波束赋形在垂直维度增加一个可以利用的维度,从而可更灵活的调整区域的垂直覆盖范围,改变传统2D的无线设计方式。
2)通过空间多路复用提升区域容量
大规模天线阵列Massive MIMO可通过MU-MIMO,将在空间上复用的多个数据流同时发送给多个用户,从而可成倍提升区域容量。
如果把无线网络比喻为高速公路,这相当于在不用增加频谱带宽的前提下,将道路扩多几条。
大规模天线阵列Massive MIMO技术好处多多,但问题是,要实现大规模天线阵列Massive MIMO,采用多天线是前提。
波束赋形技术的性能潜力会随着天线数量的增加而增加,为此, 5G Massive MIMO采用几十甚至过百个天线单元。而且,据工信部7月19日透露,目前我国5G基站数累计开通185.4万个,力争全年5G基站总数超200万个。所以说,射频单元和天线单元集成一体的AAU设备是社会信息技术发展的必然选择。
5G技术对时钟有高度严格的同步要求
总的来说,5G通过采用多载波聚合(CA)和大规模天线阵列(Massive MIMO)等技术来实现高速率、低延时、海量连接。它汇聚了多频点协同传输数据和多天线通道同步收发数据等技术。
但是,这些技术都对时钟有高度严格的同步要求。比如,在频段Sub-6G中,MIMO和发射分集要求时间偏差小于65μs,带内非连续CA要求时间偏差小于3μs。
赛思拥有领先国内时频领域的核心技术,在5G基站中可以提供完整端到端的时钟产品及解决方案,包括但不限于IEEE1588同步时钟芯片、 时钟发生器、 时钟缓冲器、 OCXO/TCXO等。
AAU作为室外基站,采用大规模天线阵列(Massive MIMO)技术可以有助于提高效率、降低延时,但同时5G业务的剧增也容易使得基站功耗过大,内部温度过高,部分元器件无法正常工作,最后造成基站宕机,通信中断的事故发生。
针对5G-AAU基站的高能耗、室外应用环境恶劣的情况, 赛思推出了业界领先的宽温OCXO和TCXO系列产品。工作温度范围-40℃~+105℃(常规产品的温度范围-40℃~+85℃),可以适应恶劣环境,维持正常工作。突出特点有: 超高温度稳定性(0.01ppb)、超低相噪(-165dBc/Hz@1KHz)、超低年老化率(低于0.1ppm)、超宽温(-40℃~+105℃)。可以广泛用于5G AAU、PTN、小基站、无线电、手持设备等。
而随着小基站的出现和普及,代表着未来通信基站的体积将会越来越小。赛思顺应时代发展,推出高集成度的芯片,进一步缩小芯片尺寸,有助于满足现有小基站和未来小基站的设计需求。
除了市场主流的基于非PLL的1:10的差分和单端的时钟缓冲器AC2301和AC2101之外,赛思AC4300也是一款高性能高精度时钟时间同步SOC芯片。该芯片的功能可以灵活配置,既能够输出高精度时间同步信号,又可以输出各种频点的高性能时钟。可以提供面向GPS/北斗授时、IEEE1588和同步以太网时钟解决方案。AC4300内部集成多片高性能锁相环芯片,具有强大的频率合成、抖动滤除、超低时延、高精度相位调整等功能。
赛思时钟芯片的量产,打破了中高端市场被国外厂家垄断的局面,具有设计简约、集成度高,面积小,成本低的优点,可以有效满足各类5G基站的时钟同步需求。
时频智造,远不止5G
在5G通信方面,赛思是国内少可以同时为中国移动、中国联通、中国电信三大运营商提供5G同步网设备的主要供应商,也是东京奥运会、北京冬奥会、武汉军运会、杭州亚运会等国际赛事的通信网络保障工程的供应商。
除此以外,在轨道交通、电力系统、智慧医疗、金融、航空航天、智慧政务等社会各个方面,其背后都有着赛思的身影。赛思是国内是国家财政部、中国邮政总局、中国海洋技术中心北斗时钟服务器的供应商;是国家十二五和十三五多个重大项目时频解决方案的供应商。
是全球轨道交通LTE网络IEEE 1588时钟同步方案商用案例的提供者-武汉地铁6号线LTE-M承载CBTC应用的IEEE 1588时钟同步解决方案;是国内50%以上轨道交通新建地铁通信系统项目基准时钟系统的供应商(包括北京、杭州、广州、武汉、贵阳等省市的地铁主线)。
是全国70%省级骨干网及电网重大项目的供应商(包括甘肃电网、浙江电网、西北电网、辽宁电网、南方电网超高压、国家电网骨干网、国家电网特高压等);建设了国内时频一体化(IEEE1588)商用同步网络-内蒙联通骨干网时间同步系统;建设了国家电网公司、南方电网公司等骨干频率同步网。
未来已来,赛思将继续秉承“引领时频智造,共创精准世界”的理念,专注研发、设计和生产更加符合国家发展需求的时频产品,服务于数字经济时代的社会各行各业。
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