5G无线接入网络为何是网络边缘时间敏感型应用的理想选择
从公共和专用电信网络到边缘数据中心、工业物联网和自动驾驶汽车,5G 正在推动边缘部署的爆炸式增长。我们预计,到 2025 年,这一数字将大幅增长:
(1)5G 无线接入网络 (RAN) 预计将支持 30% 以上的移动互联网连接。
(2)边缘数据中心的服务器出货量将比 2020 年增长 4000。
(3)将有 2200 万辆自动驾驶汽车上路。
网络边缘共享数据的大幅增长,以及对更快速度和更低延迟的需求,正在加速对精确时间的需求。这一趋势体现在边缘的各种应用中。例如:
(1)5G 接入网络要求每个无线电同步在 130 毫微秒以内,比 4G 严格十倍。
(2)托管金融交易需要精确到 50 微秒以内的时间戳,以满足监管要求。
(3)物联网传感器需要在 30 天或更长时间内保持低于 1 毫秒的时间误差。
边缘应用的时间要求如何变化?
边缘计算将计算能力带到网络边界,更接近终端用户,从而减少了延迟。这意味着边缘设备将部署在控制更少、更密集、更恶劣的环境中。除了提供更高的精度以满足更严格的同步要求外,当今的振荡器还需要比以往更环保、更可靠、更小巧、更低功耗。
在无线电设备、边缘数据中心和车辆日益普及的室外环境中,快速热冲击和振动是常见现象。小型蜂窝无线电装置和远程传感器等紧凑型设备促使精密授时设备变得更小巧、更低功耗。随着 5G 网络和自动驾驶汽车等关键任务应用对精确时间的依赖性越来越强,可靠性也需要大幅提高。传统的石英计时正努力应对这些挑战。
更小、更坚固、更低功耗的MEMS硅晶振解决方案
SiTime 基于 MEMS 的 Elite X™ Super-TCXO® 系列包括 ±10/±20 ppb SiT5501 和 ±5 ppb SiT5503 Super-TCXO,旨在解决高性能应用中长期存在的定时问题。这些器件专为淘汰边缘设备中基于石英的微型 OCXO 而设计。与微型 OCXO 相比,Elite X 采用更小、更坚固的陶瓷封装,具有最佳的可靠性,同时功耗更低。
网络设计人员不再需要在性能、功耗、尺寸和可靠性之间做出妥协。
Elite X Super-TCXO 利用独特的 DualMEMS™ 架构和 TurboCompensation™,在环境压力下提供稳定、精确的定时。这种动态性能对于可能出现气流、温度扰动、振动和冲击的网络边缘应用至关重要。
为什么边缘网络需要精确定时?
为了以更高的速度和更低的延迟传输数据,网络需要一个稳定可靠的时钟,该时钟由核心中的定时主控器生成,并传输到网络中的所有节点。为确保正常运行时间,下游边缘网络有一个冗余本地时钟作为备份,在网络时钟中断时继续运行。本地时钟能够运行并保持与网络时钟相同精度的时间称为保持时间,在边缘网络中通常为一到四个小时。如下图所示,Elite X Super-TCXO 符合这一要求。
Elite X 是唯一符合 4 小时保持的 TCXO。
哈达玛偏差 (HDEV) 是振荡器随机噪声和徘徊的测量值。HDEV 与老化和稳定性一样,是保持时间的关键参数。如下图所示,与微型 OCXO 相比,Elite X 的 HDEV 性能更好(更长)。Elite X 采用 SiTime 的 DualMEMS 架构,即使在气流等压力下,也能始终最大限度地减少随机漂移。
与微型 OCXO 相比,绿线所示的 Elite X 曲线更平滑、更稳定。
5G 的带宽和延迟要求对授时提出了更高的要求。随着网络设备的分布越来越广,越来越接近边缘,MEMS硅晶振解决方案需要克服新的挑战--它们必须在更恶劣、更密集和更苛刻的环境中可靠运行。Elite X Super-TCXO 取代了大型、功耗高的石英 OCXO,提供了更加稳健可靠的保持解决方案。
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