技术讲解员:5G 生态系统

趋势

计算的新优势

5G 有望提供实现增强型移动宽带、大规模物联网 (IoT) 和关键任务通信 (MCC) 所需的性能。为实现此目标,您需要了解设计要求和最合适的解决方案。

工业 4.0、5G IIoT、物联网、AI、AR、云计算、雾计算、边缘计算、MCC、节点和网关。 一切都应该变得越来越简单,但这些新名词及其缩写的数量却在不断增加。我们的梦想是打造一个自动防故障的自动化生产工厂,可以快速灵活地适应个人需求。

 

德国即将推出 新的移动网络标准 5G 。它将是实现此类 改进的自动化概念 的重要里程碑之一,目前 工业 4.0 和 IIoT 等术语中都涵盖了这些概念。

 

 新的 5G 标准 比 LTE 快 100 倍,无线传输速度高达 20 Gbit/s,延迟小于 10 毫秒。5G 还需要其他性能,例如高可靠性、高可用性、能量效率、高设备密度以及良好的可访问性。

 

然而,5G 并非专为工业应用而开发。它主要面向三个领域:增强型移动宽带、大规模物联网和关键任务通信 (MCC)。后者涵盖了我们想要在这里更详细讨论的主题。MCC 的基本标准是高可靠性、极低的延迟和非常好的可用性。

边缘设备(智能手机、智能手表、VR 耳机和互联汽车)可支持 5G 边缘计算生态系统,从而提供更大的容量、更低的延迟、更高的移动性以及更高的可靠性和可用性。
智能手机
智能手机
智能手表
智能手表
虚拟现实耳机
VR 耳机
互联汽车
互联汽车

5G 对 MCC 环境中的生产运营意味着什么,哪些产品可以在硬件方面支持 5G? 让我们首先考虑一个例子,即有一个人想要使用各种传感器来监测和控制其身体的生态系统的健康。我们大多数人已经从我们自己的经验中了解这一点,即,我们使用我们的个人边缘计算机或服务器(也称为智能手机)收集和评估产生的数据。在其他方面,它计算我们的步数,测量我们的耗热率,以及确定我们的位置和海拔,它几乎能够立即处理这些数据,为我们提供有用的结果。

 

当然,也可以在 智能手机出现之前评估这些参数,但随后您必须先收集数据并将其手动输入计算机,然后再使用程序评估所有内容。智能手机使我们能够实时响应关键健康参数等情形。由于这些程序通常直接在智能手机上运行,并且不必将数据上传到安装在(云)服务器上的程序,因此本示例中的智能手机实际上是一种边缘计算机,因为它直接在现场收集和评估大量数据 – 满足  5G MCC 要求之一的一个方面,即较低的延迟。

 

当我们希望使用 5G 技术在工业 4.0 框架中将生产过程提升到更高水平时,情况会完全一样。大量传感器可以独立于现有的电缆基础设施,无线连接到边缘计算机,并且几乎可以实时监控过程并触发适当的纠正措施。

 

通过周边地区的  Massive MiMo 天线技术  以及边缘服务器 或计算机硬件中的 可靠、快速的连接器 ,确保了所有数据的良好可访问性。与传感器相连的天线的性能也非常重要,因为例如,如果叉车意外停在 天线附近,并且无意中干扰了接收和传输,那低延迟几乎没有用处。

  1. 助力5G网络

观看视频了解 Rickard Barrefelt(数据与终端事业部现场应用经理)介绍TE如何助力5G生态系统。

现在,让我们回顾智能手机的示例。 在这种情况下,技术实现了实时控制。其中之一是提高了处理器性能——第一代设备将完全被现在常见的生物识别数据采集任务所淹没,但诸如数据访问的速度和准确性等参数,例如位置数据(GPS、GNSS 等)已通过相应的无线和天线技术得到了改进。

 

我们的测试实验室通过适当的模拟,使我们可以开发出使设备节能、易于访问,即使在传输密度高时也能正常工作的天线。在这里,我们可以利用 当前天线技术的完整光谱(包括芯片天线,柔性天线和复杂的 3D MID 天线结构),并且在 Massive MiMo 天线领域,我们非常积极地开发特殊连接器,以便将天线的多样性可靠融入发射器和滤波器元件中。

 

Massive MiMo  的电波成形性是 5G 数据传输的关键技术。大量以棋盘模式排列的天线元件可以引导聚焦传输光束向特定方向移动,而不是像以前的系统那样用无线电信号均匀地覆盖整个扇区。这样可以减少干扰,提高数据交换效率,最终提高频谱效率。

 

在边缘计算方面,无论是小型边缘 PC 还是专为大型系统设计的边缘服务器,TE 都提供了几种新开发的 高速连接器解决方案 ,可为在模块化系统中实现低延迟做出重要贡献。除了用于最新 CPU 的插座外,我们还开发了此产品组中的新技术,用于与将来的元件进行可靠接触,例如具有高针数(例如,超过 10,000 个)的高性能图形处理器 (GPU)。

 

最先进的 背板连接器 和 卡边缘连接器 的数据传输速率目前高达每差分对 112 Gbit/秒。它们符合重要组织的最新标准,例如 PCIe Gen5 和 PCI-SIG。产品列表很长,有可能丢失细节,但我们想表达的是,在 5G 和边缘计算的发展过程中,我们可以成为您的顶级合作伙伴,这一点很重要。