打造未來數(shù)字世界，5G系統(tǒng)的機電互連是關(guān)鍵

5G元素仿佛已經(jīng)無處不在，但業(yè)界普遍認為，最新的蜂窩網(wǎng)絡仍然需要幾年時間才能達到4G/LTE的普及水平。這符合每10年有一個新網(wǎng)絡的歷史趨勢，由此可以預見的是6G系統(tǒng)將在2030年左右開始出現(xiàn)。這也使得現(xiàn)在以5G為目標的人都成為 了"落后的早期使用者"，一個聽起來有點矛盾的說法。

其實，這是件好事。早期的用戶已經(jīng)在那里，但還沒有達到類似主流的程度。現(xiàn)在是開發(fā)第一代5G解決方案的好時機。制造商可以寄希望于在6G開始接管市場之前，開發(fā)幾代產(chǎn)品來跨越這十年。

任何第一代產(chǎn)品都是創(chuàng)建卓越設(shè)計的理想之地，通過克服新技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)便可鍛造出卓越的產(chǎn)品。對于5G產(chǎn)品而言，主要的挑戰(zhàn)同時也是最大的特點就是性能。5G來了，一切都會變快。設(shè)計師和系統(tǒng)工程師會立即明白，對他們來說，快速并不總是等于快樂。

對于任何高頻信號而言，信號完整性都是一個大問題，無論它是通過導體還是在空氣中傳播。5G的所有優(yōu)勢，比如高度密集的流量、更有效的頻譜利用、更大的帶寬和更低的時延等， 都需要在網(wǎng)絡中的每個節(jié)點上實現(xiàn)，包括在板級、板與板之間以及這些板上的組件之間。這就是4電平脈沖幅度調(diào)制（PAM-4）方案的重要性所在。它將支持高達56 Gbps和112 Gbps的傳輸速率，遠遠高于正在被取代的不歸零編碼（NRZ）調(diào)制方案。雖然NRZ仍將使用一段時間，但PAM-4將使5G得以實現(xiàn)。

國際電信聯(lián)盟ITU-R M.2083建議書中定義的5G網(wǎng)絡的關(guān)鍵能力（來源：ETSI）

歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）定義了5G系統(tǒng)在傳輸速率、時延和效率等八個方面必須滿足的要求。此外，ETSI更加強調(diào)國際電信聯(lián)盟無線電通信部門（ITU-R）確定的三個主要應用場景：增強型移動寬帶（eMBB）、增強型機器類型通信（eMTc）和超可靠、低時延通信（URLLC）。為了滿足這些應用場景的要求，業(yè)界正在利用新的技術(shù)和方法，如毫米波傳輸、更小和更多的單元、波束成形和MIMO天線技術(shù)等。MIMO技術(shù)增加了發(fā)射器中天線的密度，使得天線陣列密度能夠高達256個單元。

從設(shè)備制造商的角度來看，這意味著設(shè)備在物理層面上更小、更省電，但它們要處理更多的信號路徑。這些“物理連接”需要極高的信號完整性，要求它達到能夠支持PAM-4傳輸速率的水平。預計，所有的垂直市場都會需要5G技術(shù)，這主要是由于5G的低時延特性。這些市場將需要能夠在組件層面支持高吞吐量的系統(tǒng)。

網(wǎng)絡被重新定義

從4G/LTE轉(zhuǎn)向5G非常重要的部分原因是，它重新定義了網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。前幾代產(chǎn)品都是建立在傳統(tǒng)系統(tǒng)上，延續(xù)了技術(shù)和方法。對于5G來說，這些傳統(tǒng)系統(tǒng)已經(jīng)無法延續(xù)使用。這一點可以從5G所采用的新無線電標準上窺見一斑。實際上，網(wǎng)絡的方方面面都已被重新定義。當然，它必須在實現(xiàn)這一目標的同時，仍然在一定程度上依賴現(xiàn)有的技術(shù)，如能夠承載毫米波信號的射頻連接器等。

5G開放性的提高，使網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變化。4G的無線接入網(wǎng)絡（RAN）包括一個基帶單元和遠程無線電頭。在5G架構(gòu)中，這已演變?yōu)橛杉惺絾卧?、分布式單元、無線電單元和MIMO天線組成的前傳網(wǎng)絡（fronthaul network）。

這就是部署新的遠程無線電單元、有源天線單元和基帶單元的地方。前傳網(wǎng)絡將連接到核心網(wǎng)絡，而前面概述的應用場景中的實際設(shè)備將使用MIMO天線通過前傳網(wǎng)絡連接。

雖然光纖互聯(lián)將在整個網(wǎng)絡的許多地方使用，但銅制互聯(lián)在新的5G拓撲結(jié)構(gòu)中仍有重要作用。

Molex（莫仕）全球產(chǎn)品經(jīng)理Mike Hansen解釋說，銅制互聯(lián)解決方案主要用于在電路板之間布線，有趣的是，也包括跨板布線。使用帶雙軸的電纜組件可以避免與PCB導線相關(guān)的損耗，同時實現(xiàn)高速信號的傳輸。

據(jù)Hansen介紹，隨著有源天線單元（AAUs）的發(fā)展，5G已經(jīng)創(chuàng)造了一個轉(zhuǎn)變。這些AAU的特點是大規(guī)模MIMO架構(gòu)和大量的處理，都集中在一個非常小的空間內(nèi)。而在系統(tǒng)架構(gòu)中，高密度的銅制互連是必不可少的。

傳輸高速5G信號

在電路板層面，PCB正成為影響高速信號的一個主要障礙。雖然轉(zhuǎn)向光纖互連可以消除部分痛點問題，但在某些時候，電信號仍然需要通過集成電路接口接收。這時，先進的互連解決方案可以提供更高的信號完整性，以及敏感的差分信號（Differential Signal）所需的較低插入損耗。

除了電源之外，改進的邊緣連接器提供了在單個高度緊湊的連接器上擠壓差分信號(differential pairs)和單端信號所需的密度。在實現(xiàn)這一點的同時，還能避免產(chǎn)生信號完整性問題。

現(xiàn)在，信號的走線不再是在擁擠和有損耗的PCB上布線，而是使用雙同軸電纜制成的組件從PCB的一側(cè)布線到另一側(cè)，或直接從I/O到集成電路。這些所謂的旁路電纜組件避免了與傳統(tǒng)PCB相關(guān)的損耗，而且不需要進出光域，使成本和延遲降到最低。

為了支持5G網(wǎng)絡所涉及的帶寬，運營商正在使用56 Gbps的PAM-4信令，并在可能的情況下使用112 Gbps的PAM-4信令。如此高速的信號傳輸有賴于連接器層面上的精細阻抗匹配。而這正是Molex的專長所在，這家國際知名的連接器廠商擁有創(chuàng)新的NearStack 高速線纜解決方案，可以支持PAM-4信號傳輸。

作為Molex的分銷商，安富利與Molex的合作已有40年之久。雙方彼此信任，建立了非常穩(wěn)定、牢固的合作關(guān)系。長期以來，安富利憑借其遍布全球的龐大業(yè)務網(wǎng)絡和廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，為各行各業(yè)的客戶群體提供Molex領(lǐng)先的連接解決方案，以便他們能夠滿足市場對更快、更廣泛和更可靠連接的需求。

不止于此，安富利在5G領(lǐng)域深耕已久，擁有非常全面的布局，能夠提供涵蓋各個應用場景的完備解決方案，加速OEM廠商的產(chǎn)品設(shè)計旅程。

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