La révolution 5G a à peine commencé

Bien que beaucoup d’entre vous qui lisez cette histoire soient habitués à voir l’icône 5G sur votre smartphone ou votre tablette, le déploiement de cette technologie en est encore à ses balbutiements et il est facile de se contenter de son impact depuis que nous en parlons. depuis si longtemps.

La révolution 5G a à peine commencé

Il est temps de nous rappeler que la 5G est une technologie transformationnelle et que nous commençons à peine à en ressentir les avantages.

La promesse

Les réseaux sans fil 5G promettent des vitesses au moins 10 fois plus rapides que les réseaux 4G existants (Verizon prétend que leur réseau est 20 fois plus rapide) et une latence réduite de plus de moitié, passant de la moyenne de 20 à 30 millisecondes de la 4G à moins de 10.

Les avantages de la durabilité de la 5G sont également énormes : une étude récente (télécompetition dotcomstudy) a montré que les réseaux 5G sont jusqu’à 90 % plus économes en énergie que la 4G, ce qui a été attribué principalement à la façon dont les technologues et les fabricants conçoivent et produisent du matériel et des un plus grand accent sur l’efficacité.

Jeu, streaming et interactivité plus rapides.

Les consommateurs verront des jeux, des films en streaming et une interactivité plus rapides en utilisant des appareils portables et des smartphones pour tout, des transactions à la santé. La conduite autonome et l’automatisation industrielle l’utiliseront pour communiquer plus rapidement et plus efficacement, offrant ainsi des avantages en matière de sécurité et de performances. Les villes s’en serviront pour une meilleure intégration entre les infrastructures, les bâtiments et les routes.

La connectivité Internet mobile 5G sera un énorme pas en avant en termes de vitesse accrue, de capacité accrue et de latence réduite. Il pourrait livrer un Coup de pouce de 2 000 milliards de dollars au PIB mondial d’ici 2030 dans les seuls soins de santé, la fabrication, les transports et la vente au détail.

Le défi

Pour alimenter les millions de stations de base cellulaires supplémentaires prévues nécessaires pour prendre en charge ce niveau de connectivité de nouvelle génération dans le monde, nous devrons faire trois choses : amplifier les signaux à des fréquences plus élevées que les générations précédentes de cellulaires, le faire en utilisant moins d’énergie, et fonctionner dans la même empreinte (c’est-à-dire que les tours 4G existantes seront mises à niveau lorsqu’elles seront disponibles et possibles).

Bien qu’il soit prévu que les réseaux 5G triplent cette année et atteignent 3,6 milliards d’utilisateurs en 2025, seulement un tiers des pays du monde ont aujourd’hui accès à la 5G. Il est utile de passer en revue les composants clés qui sont encore en cours de développement, d’affinement ou d’itération, et qui conduisent ce déploiement.

Amplificateurs de puissance

D’abord, Amplificateurs de puissance (ou stations de base). Dans la chaîne de signal d’une station de base cellulaire, le PA se trouve entre l’émetteur et l’antenne et prend un signal RF de faible niveau provenant de l’émetteur et augmente sa puissance au niveau requis par l’antenne. La 5G en a besoin de plus pour des vitesses plus rapides et une plus grande couverture.

Plusieurs nouvelles architectures de stations de base sont en cours de déploiement, notamment des macrostations de base améliorées et des têtes radio distantes, des petites cellules et une nouvelle génération de solutions d’antennes actives (systèmes mMIMO ou antennes massives à entrées multiples et sorties multiples).

Fréquence radio

Deuxième, RF. Les radiofréquences ou les ondes radio sont transmises et reçues entre les appareils et les stations de base via les réseaux mobiles de toutes les générations, y compris la 5G.

Les champs électromagnétiques de radiofréquence utilisent une gamme de fréquences inférieures à celles des micro-ondes et utilisées pour « transporter » des informations sur de longues distances. La RF est normalement appliquée à des fréquences allant jusqu’à 1 GHz, au-dessus desquelles les fréquences sont appelées « micro-ondes », puis « ondes millimétriques », « infrarouge » et « lumière ».

Autres fréquences

La troisième, Fréquences « Autres ». De nouvelles fréquences ont été mises en œuvre avec chaque génération de haut débit mobile, la 5G réclamant plus de bande passante que ses prédécesseurs. La vitesse de la 5G dépendra fortement de son utilisation de fréquences radio plus élevées. La FCC a récemment fait une priorité de enchères de vastes quantités de spectre en bande haute, tout en fournissant également des bandes moyennes, basses et sans licence supplémentaires et améliorées.

GaN

Quatrième, GaN. La technologie GaN, ou nitrure de gallium, est un composé aux propriétés semi-conductrices bénéfiques dans les situations de puissance plus élevée telles que la 5G. Les semi-conducteurs GaN offrent des avantages tels que des limites de température plus élevées, de meilleures capacités de gestion de la puissance et des vitesses de commutation plus rapides.

GaN surpasse les autres technologies de semi-conducteurs dans les applications RF pour les applications gourmandes en énergie telles que celles requises pour transmettre des signaux sur de longues distances ou à des niveaux de puissance haut de gamme (comme les stations d’émetteur-récepteur de base).

Le GaN est tellement essentiel à la construction de la 5G que nous avons récemment ouvert une usine de fabrication de GaN en Arizona, qui est l’usine la plus avancée dédiée à la fabrication de semi-conducteurs aux États-Unis.

LDMOS

Cinquième, LDMOS. Ce semi-conducteur est utilisé dans les amplificateurs, y compris ceux alimentés par les micro-ondes, la puissance RF et la puissance audio.

Contrairement au GaN, il peut être moins cher et il s’agit d’une solution à maturité complète (c’est-à-dire testée sur plus de temps) pour les applications à haute puissance nécessitant un fonctionnement dans des spectres inférieurs. La décision entre l’utilisation de la technologie LDMOS ou GaN est une considération de compromis de performance et de coût.

LDMOS devrait réduire le coût du GaN avec une adoption plus large par l’industrie en combinaison avec les avancées technologiques.

SiGe

Sixième, SiGe. Le silicium-germanium (SiGe) est une technologie de semi-conducteurs qui offre les performances haute vitesse et haute fréquence des applications sans fil. Il est également peu coûteux et très fiable, et capable de réduire la taille et les besoins en énergie des téléphones Wi-Fi et cellulaires.

Il offre également la possibilité d’intégrer des fonctions analogiques, RF et numériques sur un seul circuit intégré et complète fortement les technologies GaN et LDMOS.

Conclusion

Comme vous pouvez le voir, la route vers la mise en œuvre complète de la 5G dans le monde n’en est qu’à ses débuts et impliquera une innovation et un engagement supplémentaires importants. La promesse est claire, tout comme les exigences pour la réaliser.

Une vue des fréquences cellulaires et de l’évolution vers des fréquences plus élevées introduites à mesure que nous entrons dans les prochaines générations cellulaires de la 5G et éventuellement de la 6G. Les technologies RF clés LDMOS, GaN et SiGe sont présentées dans les fréquences où elles fonctionnent et couvrent une fonctionnalité d’intégration élevée et à haute fréquence.

La révolution vient à peine de commencer.

Crédit d’image : graphique fourni par l’auteur ; Merci!

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