עם הפרישה של תשתית והתקנים מאופשרי דור חמישי, עבר הדור החמישי (5G) מרעיון למציאות. נראה שכלכלת הדור החמישי לא תהיה חזרה על זו מהדור השלישי ומהדור הרביעי.
אתגרים חדשים דורשים מציאת פתרונות ניתנים להתאמה שיכולים לענות על מגוון דרישות תוך כדי שהן מתפתחות לפי צורכי השוק. הרכיב Zynq® UltraScale+™ RF SoC DFE עונה על האתגרים האלו בזכות הארכיטקטורה שלו שמשלבת לוגיקת IP בחומרה יותר מאשר לוגיקה מסורתית בתוכנה, והופכת אותו לתחרותי מבחינת עלות והספק עם רכיב ASIC מותאם אישית, תוך כדי שמירה על ה- DNA הניתן להתאמה של Xilinx.
האתגרים העומדים בחזית הדור החמישי ביצועי רדיו ומורכבות שמתרחבים והולכים
עניינו של הצורך ברוחב פס גדול יותר ביחידת הרדיו (RU) אינו רק קצבי נתונים שגדלים והולכים. המפעילים צריכים לעמוד בהגדרות מורכבות של קונפיגורצית רדיו עבור פסי שידור קיימים וחדשים. על מנת לעמוד בדרישות אלו, התקני רדיו מתוכננים כך שיתמכו ברוחב הפס המיידי (iBW) הרחב ביותר האפשרי. לדוגמה, התקני רדיו בתחילת הדור החמישי תמכו ברוחבי פס של עד 200 מ ץ, אך להתקני רדיו עתידיים נדרשים עד 400 מגה-הרץ.
על אף שהדור החמישי הוא ברירת מחדל של התקן למערכות אלחוטיות, אספקת ההתקנים של הדור הרביעי תמשיך בהיקפים משמעותיים במשך שנים. כאשר משדרגים לרשת בדור החמישי או מתקינים רשת כזו, המפעילים חייבים לספק כיסוי של הדור הרביעי ומאחר שאת המקום במגדל האנטנה שוכרים על פי יחידה ומשקל, יחידת רדיו בריבוי אופנים (multimode) עם הדור הרביעי והדור החמישי מקטינה הן את עלויות ההון [CAPEX] וגם את ההוצאות התפעוליות [OPEX].
מורכבות נוספת של התקני רדיו של הדור החמישי היא ממשק היחידה המבוזרת [DU]. הפיצולים האופייניים הם 7.1, 7.2 ו- 7.3, יחידת הרדיו חייבת לתמוך בכולם.
מקרי שימוש מגוונים של הדור החמישי ותקנים מתפתחים
העניין העיקרי בדור השלישי היה דיבור וטקסט. המפעילים מכרו דקות של זמן דיבור וכמות של הודעות טקסט. לדור הרביעי היה מקרה שימוש אחד: נתונים ניידים, אשר אפשרו את הופעתו של הטלפון החכם, עם מפעילים שמוכרים נתונים לפי ג’יגה ביית בחודש.
מאידך, לדור החמישי יש שלושה מקרי שימוש עיקריים כפי שאפשר לראות באיור 1: פס רחב נייד מורחב (eMBB), תקשורת עם זמן אחזור נמוך אמינה ביותר (URLLC) ותקשורת נרחבת מסוג מכונה (mMTC). שיפור של כל אחד ממקרי השימוש האלו בנפרד, יכול היה להוביל לפתרונות רדיו שונים מאוד. הדור החמישי שילב אותם בתוך תקן אחד.
איור 1: מקרי השימוש של הדור החמישי
כיום, העניין העיקרי של הדור החמישי הוא פס eMBB. המפעילים נמצאים במרוץ לפרישת הדור החמישי, על מנת לפתות את הלקוחות אל הרשת המהירה ביותר.
מאחר שתקשורת URLLC ותקשורת mMTC נחשבות לחדשות, אין תחומי שוק או כלכלה מתפתחים אשר מממשים אותם. היישום העיקרי שלגביו יש ניסיונות שכנוע לשימוש בתקשורת URLLC הוא נהיגה אוטומטית, אך רשת הדור החמישי לא תמלא תפקיד משמעותי בתחום הזה. התהליך יפעל באתר. מקרה שימוש בתקשורת URLLC שיכול להתקיים הוא הפעלה של רכב או מכונה במצבים מסוכנים מדי, לשימוש בבקרה על המכונה או על כלי הרכב, כגון בפעולות כרייה וחילוץ מאסונות.
עבור מקרה השימוש של mMTC מוצגים מדדים של עד 1 מיליון התקנים מקושרים לכל קמ”ר. עבור התקנים לבית החכם, תקשורת WiFi פועלת היטב והדור החמישי לא יחליף אותה. מקרה השימוש של mMTC יהיה חשוב יותר עבור יישומים תעשייתיים, מסחריים וממשלתיים, למשל, מפעלים חכמים וערים חכמות.
תקנים מתפתחים
התקן LTE של הדור הרביעי הושלם עם השקת גרסה 9 בשנת 2009 והתפתח במשך שמונה השנים הבאות עם 5 השקות של 3GPP עד לגרסת LTE מתקדמת של הדור הרביעי.
השלב הראשון והשלב השני של הדור החמישי הוגדרו עם ההשקה של גרסה 15 ו- 16 וכיסו את המערכות הבסיסיות של פס eMBB, תקשורת mMTC ותקשורת URLLC. העבודה החלה על השקת גרסה 17, וההשקה של גרסה 18 נמצאת בתכנון. התקן של הדור החמישי יתפתח עם צורכי השוק במהלך העשור הבא.
שיבוש בשוק הדור החמישי
אתגר נוסף של הדור החמישי יכול להיחשב במידה רבה כמהפכה משבשת בשוק. אם נתבונן בעבר של השוק של הדור הרביעי, נראה חוסר גמישות. לדור הרביעי היה מקרה שימוש אחד, והשוק התבסס על מפעילים מסורתיים שמכרו נתונים ללקוחות וקנו תשתיות תקשורת מיצרני ציוד מקור (OEM) מסורתיים של חומרה.
כיום, ברית O–RNA וגם פרוייקט Telecom Infra משבשים מודלים עסקיים מבוססים על ידי כך שהם מאפשרים מגוון של ספקים. מפעילים משבשים מהדור החמישי כגון Dish, Rakuten ו- RJIO מאתגרים את המפעילים המקבילים להם ואת המפעילים הבכירים.
שיבושים וחדשנות אמיתית יתרחשו ברשתות פרטיות שמשתמשות במאפיינים של תקשורת mMTC ותקשורת URLLC כדי לספק פתרונות ארגוניים שלמים.
איור 2: הדור החמישי יאפשר חדשנות ברשתות פרטיות
התוצאה המתקבלת היא כלכלה דינמית של הדור החמישי עם מפעילים וספקים חדשים, כפי שנראה באיור 3.
איור 3: הדור החמישי: מודלים עסקיים חדשים, שווקים
עסקיים חדשים ותחרות עסקית
הרכיב Zynq RFSoC DFE ממלא את הצרכים הקיימים והעתידיים של הדור החמישי
הרכיב Zync RFSoC DFE מממש פונקציות DFE ידועות, עם עומס מחשוב, במבנה מוקשח או במבנה דמוי ASIC, שניתנות לקונפיגורציה עבור תקני רדיו חדשים (NR) של הדור הרביעי ושל הדור החמישי.
איור Zynq RFSoC DFE :4 משלב תת-
מערכת DFE שלמה עם IP בחומרה
התאים המוקשחים האלו תופסים פחות שטח סיליקון ויכולים להקטין את צריכת ההספק בעד 80% בהשוואה ללוגיקה FPGA מסורתית בתוכנה, כפי שניתן לראות באיור 5. מאחר שכל ליבת IP בחומרה מבחינה פיסית קטנה יותר מלוגיקה בתוכנה, נוספו ליבות כדי לספק פי שניים יכולת עיבוד DFE בהשוואה להתקני Zynq UltraScale ולהתקני RFSoC מהדור שלישי.
איור 5: היתרונות של מימוש IP בחומרה
כאשר משתמשים באופן מלא בבלוקי IP בחומרת DFE, צריכת ההספק של Zynq RFSoC DFE נמוכה בכ- 50% ממימוש שווה ערך בהתקן Zynq RFSoC מהדור השלישי.
בלוקי IP בחומרה, כפי שנראה באיור 6, מוצבים באופן פיסי ברכיב Zynq RFSoC DFE באופן מתואם לזרימת הנתונים. כל פונקצית IP מורכבת ממופעים (instantiations) מרובים, ומאפשרת לבצע שדרוג מעלה של ההתקן או צמצום מטה, בתלות ביישום. על מנת לספק את הגמישות הרבה ביותר, המשתמש יכול לעקוף כל בלוק ולהוסיף לוגיקה בכל נקודה בנתיב הנתונים.
איור 6: תרשים בלוקים פונקציונלי של הרכיב Zynq
RFSoC DFE
הרכיב Zynq RFSoC DFE תומך בהתקני רדיו רב-אופניים ובריבוי פסי שידור עד 400 מגה-הרץ iBW ב- FR1 (עד 7.125 ג’יגהרץ) ועד 1600 מגה-הרץ iBW כאשר הוא משמש כמקמ”ש IF עבור FR2.
לסיכום, ההתקן Zynq UltraScale וההתקן RFSoC DFE של Xilinx, המבוססים על ההתקן Zynq UltraScale ו- RFSoC המוצלחים, כוללים את כל בלוקי העיבוד הדיגיטליים האינטנסיביים הקריטיים בקונפיגורציה תואמת תקנים ומוקשחת, מספקים את היתרונות של רכיב ASIC, ועם זאת שומרים על היכולת שלו להיות מותאם ועל זמן היציאה לשוק המוטבעים ב- DNA של Xilinx, על ידי הכללת לוגיקה שניתנת להתאמה לדרישות ולצורכי שוק עתידיים, בלתי ידועים.
למידע נוסף, עבור אל www.xilinx.com/rfsoc-dfe
דיוויד ברובייקר – מנהל קו מוצרים
בכיר בחברת Xilinx
