El mercado de las telecomunicaciones está cambiando a un ritmo muy rápido para mantenerse al día con las fuertes demandas de ancho de banda y latencia. Analog Devices (ADI) e Intel han anunciado una colaboración para ofrecer una plataforma escalable para enfrentar los desafíos de los diseños 5G. En particular, 3GPP, el organismo de estándares 5G, está trabajando para la virtualización y descentralización de las redes de acceso de radio. La colaboración entre Analog Devices e Intel permite esta nueva arquitectura centrada en el software.
Esta nueva plataforma de radio combina la tecnología de transceptor de radiofrecuencia (RF) definida por software de ADI con el alto rendimiento y el bajo consumo de energía de Arria 10 Field Programmable Gate Array (FPGA) de Intel para proporcionar a los desarrolladores un nuevo conjunto de herramientas de diseño, para hacerlo. más fácil crear otros optimizados. Abra la unidad de radio remota 5G (O-RU).
Los operadores buscan reducir el tiempo de desarrollo e implementar nuevas soluciones de manera rentable para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de sus redes 5G. Mediante el uso de protocolos existentes habilitados por estándares abiertos y virtualización de redes, podemos respaldar nuevos casos de uso que generan ingresos, como la división de redes (secciones virtuales dedicadas al cliente). Esta nueva plataforma de radio reduce los costos generales de diseño y acelera el tiempo de comercialización sin sacrificar el rendimiento a nivel del sistema.
dijo Joe Barry, vicepresidente de comunicaciones inalámbricas de Analog Devices. “Los operadores e integradores de sistemas pueden portar su código a procesadores abiertos y realizar pruebas de integración entre el O-DU que alberga el PHY superior y la Capa 2 y el O-RU que contiene el PHY inferior y el subsistema RF.
5G y próxima comunicación
La capacidad de guiar a los técnicos de forma remota para realizar operaciones de mantenimiento incluso en operaciones complejas, no solo a través de la realidad aumentada sino también a través de operaciones avanzadas en el campo de la robótica, será solo una pequeña parte de las aplicaciones industriales de las redes 5G, no es demasiado.
5G significa Industria 4.0, Smart Cities, 5G se basa en gran medida en tecnologías de red innovadoras, como redes definidas por software y virtualización de funciones de red para proporcionar redes con un alto grado de flexibilidad y capacidad de programación.
Las redes 5G se basarán en hardware nuevo, lo que requerirá el uso de nuevas antenas adecuadas para frecuencias más altas en celdas cada vez más pequeñas para comunicaciones por radio. La banda 5G New Radio (NR) incluye canales de RF muy amplios, altos niveles de potencia de transmisión y estrictos requisitos de emisiones. Esta combinación supera los límites del rendimiento de la radio. 5G NR fue desarrollado para operar en dos bandas diferentes. Sub 6 GHz (3GPP 38.104-5.2.1 FR1) y mmWave (3GPP 38.104-5.2.2 FR2). FR1 sigue denominándose comúnmente como la banda “sub-6 GHz”, aunque en realidad se ha movido a la banda de 7 GHz.
“Agregar la banda C de mayor frecuencia a la mezcla, junto con el requisito de coexistir con el equipo de la estación base existente, reduce significativamente el camino hacia el éxito de RF”, dice Barry. “Elegir una arquitectura de radio flexible para enfrentar estos desafíos de rendimiento mientras se simplifica el front-end de RF para reducir la energía y el costo es una estrategia exitosa”.
Uno de los principales desafíos que enfrenta la tecnología 5G es la necesidad de admitir más dispositivos conectados que puedan operar simultáneamente a altas velocidades de transmisión. Esto requiere un uso extensivo de antenas de múltiples entradas/múltiples salidas (MIMO) ya introducidas en la versión de la red 4G-LTE.
5G lo llevará aún más lejos a Massive MIMO (mMIMO), duplicando aún más el acceso. Massive MIMO permite que las nuevas redes mejoren drásticamente su eficiencia espectral. Las microantenas de baja potencia pueden aprovechar la formación de haces para reducir significativamente los problemas de potencia.
En la práctica, un algoritmo muy sofisticado gestiona las señales de entrada y salida de la antena y hace que la señal de salida sea direccional. Las ventajas que ofrecen las antenas MIMO son el potencial para comunicarse con múltiples usuarios y múltiples dispositivos simultáneamente, y un mayor rendimiento de la red.
Otro desafío de 5G-NR lo impulsan los sistemas mMIMO, que normalmente contienen de 32 a 64 cadenas de transmisión y recepción dentro de una unidad de radio. “Con esta densidad de cadenas de señales de radio, el uso de arquitecturas de radio de baja potencia para reducir el tamaño, el peso y la potencia se vuelve muy importante”, dijo Barry. “Los transceptores definidos por software de Analog Devices permiten la implementación en todas las bandas con el menor consumo de energía y el más alto nivel de integración. Desde sistemas mMIMO de alto nivel hasta celdas pequeñas de bajo consumo, se abordan todos los factores de forma 5G, y cada generación de transceptores contiene mayores características, cadenas TRx y ancho de banda para enfrentar los desafíos de 5G.
El desafío de la complejidad del diseño asociado con los sistemas 5G es de suma importancia, ya que las redes de acceso de radio se implementarán en diferentes regiones, cada una con diferentes requisitos de espectro y cobertura. “Los requisitos adicionales, como un mayor ancho de banda, mmWave, menor potencia, menor latencia, mayor cantidad de antenas, espectro dinámico compartido, mmMIMO, mayor uso de pico-RRU, celdas pequeñas, etc., han exacerbado aún más esta complejidad. Soy gerente general de redes y División de Lógica Configurable en Intel Corporation. “Para permitir que nuestros clientes agreguen más flexibilidad y apertura a sus redes 5G, hemos colaborado con ADI para permitir el desarrollo de una plataforma de radio flexible y altamente integrada”.
Colaboración entre Intel y Analog Devices
Una solución compatible con O-RAN de alto rendimiento utiliza transceptores definidos por software de ADI con FPGA Arria A10 de Intel. La combinación de transceptores ADI con capacidades frontales digitales avanzadas con la tecnología FPGA de Intel crea una arquitectura altamente flexible. Esta colaboración permite a los diseñadores personalizar la frecuencia, la banda y la potencia para lograr un mayor rendimiento del sistema a un menor costo.
Los FPGA ofrecen a los operadores la flexibilidad de realizar actualizaciones y actualizaciones remotas utilizando la capacidad de programación del hardware, lo que les permite cumplir con los requisitos cambiantes de las necesidades comerciales individuales para implementaciones 5G específicas. “Poder introducir y validar rápidamente nuevas funciones para nuevos mercados reduce el tiempo de comercialización y nos permite adaptarnos rápidamente a los requisitos cambiantes sin tener que reemplazar el equipo ya instalado”, dice Vasishta. “Esto reduce significativamente los costos operativos. Además, diferentes configuraciones 5G pueden usar una plataforma FPGA común para aumentar la escalabilidad y admitir diferentes particiones de red. 5G no es una excepción, y nuestros FPGA aceleran y aceleran la implementación de redes 5G, incluidas las CPU optimizadas para la red. , ASIC estructurados y personalizados, NIC de Ethernet y arquitecturas de referencia de software FlexRAN. Es parte de la cartera de tecnología más amplia que Intel ofrece para optimizar”.
O-RU encaja bien en el ecosistema de soluciones, herramientas, diseños de referencia, software y recursos técnicos de Radioverse de ADI. Barry dice:
La tarjeta de radio O-RU es un diseño altamente integrado y flexible que aprovecha la potencia y la rentabilidad de los transceptores definidos por software Intel Arria 10 SoC FPGA y ADI. Vasishta dijo: “La plataforma es compatible con cualquier banda de frecuencia de 600 MHz a 6 GHz y utiliza protocolos fronthaul propietarios o abiertos. Marco de software/firmware listo para producción para un desarrollo e implementación rápidos Ayuda a los clientes a adaptarse rápida y económicamente a sus requisitos únicos de red 5G Maximiza el tiempo antes de una se requiere una actualización ya que la instalación de una nueva infraestructura es costosa. Necesitamos maximizar nuestra infraestructura ampliándola tanto como sea posible y, como resultado, las actualizaciones de red en 2020 deben ser capaces de soportar el aumento esperado en el tamaño y la variedad del tráfico de red. la próxima década Sin él, la densidad del tráfico y el rendimiento serán más importantes que nunca “.
Las redes móviles 5G prometen revolucionar toda la industria de las comunicaciones inalámbricas con importantes innovaciones que impulsarán la expansión económica a través de nuevos productos y servicios en áreas como la electrónica de consumo. Una de las tecnologías requeridas para el despliegue de redes 5G son las antenas de matriz. Esto es fundamental para lograr el rendimiento y la capacidad necesarios para las nuevas infraestructuras de red. Al combinar software y hardware, todas estas nuevas soluciones reducen el tiempo de comercialización, lo que facilita la implementación rápida de soluciones en el mercado.