了解5G基础设施的优势和挑战

世界各地的新闻编辑室和技术分析师一直在谈论5G。这是第五代手机射频(RF)通信网络。

这种新的通信标准由于其低延迟(毫秒级)和速度(每秒超过10千兆比特)，将对社会产生巨大影响。

对于普通消费者来说，这意味着你将能够快速下载、观看和发送高清4K视频。事实上，一个挤满了人的体育场，可以同时发布一个奇迹触地得分的视频。

对于工业来说，5G网络将有许多应用，尤其是在汽车行业。

未来的射频通信有何不同?

这样做的好处是，MIMO天线将能量发送到一个特定的方向，而不是围绕一个球体传输波的能量。这种方向性使有针对性的覆盖能够集中在单个设备或小的地理区域。

5G基础设施和网络将实现未来技术

与体育场视频共享的例子类似，繁忙街道上的信息娱乐系统将需要高带宽，以确保每位乘客对他们的多媒体流感到满意。

至于自动驾驶汽车，它们将持续从传感器、摄像头、声纳、激光雷达和雷达收集数据。事实上，英特尔通过计算估计，一辆自动驾驶汽车每天可以产生4tb的数据。通信速度和带宽的提升将使数据能够以足够快的速度传输、处理和返回到汽车，从而使汽车能够对周围的环境做出反应。

汽车行业的另一个安全好处是，这些新的传输速度将确保自动驾驶汽车之间的快速车对车通信。

由于物联网(IoT)的发展，5G基础设施将影响更多行业。要了解更多信息，请观看物联网网络研讨会系列。

实施5G基础设施的挑战

5G网络正在全球多个城市进行测试。这些测试揭示了围绕其实施的一些挑战。

最大的挑战之一是天线之间的距离。人们设想3G和4G手机信号塔相距几十英里。下一代5G天线基础设施的速度和带宽提升的权衡是，它们需要相隔几百英尺。

实施5G基础设施的挑战之一是天线的接近性。

这意味着一个主要城市可能需要在每个主要十字路口或更近的地方安装天线，以使网络正常运行。为了避免“不要在我家后院”(邻避)的情绪，以及每隔几个街区就安装天线的成本，工程师们需要设计低成本的5G基础设施，能够与现有基础设施融合，并能够以适合城市的频率运行。

另一个重要但具有挑战性的5G网络基础设施升级将需要替换光纤连接。无线网络的速度只能和有线网络一样快。因此，需要替换较慢的连接。

回到那个体育场的例子，如果它是在最近几年建成的，那么它可能有处理高带宽所需的光纤。但是，如果体育场较旧，则需要更换连接以处理观众的RF通信需求。

仿真将如何帮助工程师应对5G基础设施挑战

实现现代网络将是一项艰巨的任务。构建、测试和迭代这些系统既昂贵又耗时。

5G基础设施仿真

幸运的是，虚拟原型和仿真可以帮助减少测试这些系统的开发周期和成本。仿真还使射频通信技术的进一步创新和重新设计成为可能。

无线系统工程师可以使用仿真和系统级分析来管理和改进射频设备的前端设计。它使他们能够研究和解决与设备的3D物理和系统集成相关的挑战。例如，以下工具:

• 万博Ansys基于和Ans万博ys HFSS SBR+将改进天线阵列的设计和安装性能
• 万博Ansys Icepak确保电子组件和无线设备保持凉爽
• 万博Ansys SIwave会提高服务器和大型数据中心使用的印刷电路板的信号完整性、电源完整性和可靠性吗

要了解其他可以帮助工程师设计现代RF通信技术的仿真软件，请阅读:5G仿真解决方案。或者，在CES上了解仿真如何加速开发。