Schwerpunkte

5G – auf die Umsetzung kommt es an

Modernste Halbleitertechnologie ist ein Muss

18. Januar 2021, 09:40 Uhr   |  Brendan Farley, VP Wireless Engineering & Geschäftsführer EMEA, Xilinx


Fortsetzung des Artikels von Teil 2 .

Leistungsoptimierung

Wenn es um die dezentrale Einheit (DU) geht, sind viele Betreiber an proprietäre Systeme gebunden, die von OEMs angeboten werden, und haben wenig Möglichkeit, die Optimierung dieser Systeme zu steuern. Mit 5G hat die 3GPP die Funktionalitäten einer Basisstation aufgeteilt, zum Beispiel auf eine verteilte (DU: Distributed Unit) und zentrale Einheit (CU: Central Unit), was eine vollständige Virtualisierung ermöglicht. Eine praktikable Lösung könnte ein standardisierter Serveransatz sein, auf dem offene Software läuft, die die Betreiber selbst kontrollieren und hinsichtlich Netzwerkleistung und 5G-Dienste optimieren können. In Hinblick auf eine Kapazitätssteigerung des Gesamtsystems ist die Aufteilung zwischen der DU und der Funkeinheit (RU: Radio Unit) entscheidend, um auch sicherstellen zu können, dass die 3- bis 5-fache Verbesserung der Systemkapazität erreicht wird. Dies wird größtenteils durch die Partitionierung und architektonische Aufteilung zwischen der Funktionalität, die in die DU eingeht, und der Funktionalität und dem Prozessor, der sich in der RU befindet, bestimmt.

Uplink-Leistung

Wenn man sich die Leistungsoptimierung genauer ansieht, ist die richtige architektonische Aufteilung zwischen dem Basisband und dem Funkteil der Schlüssel, um die vereinbarte Leistung zu erreichen. Während der ersten Implementierungswelle gab es einige Leistungseinschränkungen, insbesondere im Uplink (UL), und die erwartete Bandbreite und Kapazität wurde nicht erreicht.

Die Leistung des Beamformers in der RU wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Wie können diese Leistungsanforderungen im Uplink erreicht werden? Indem die Beamforming-Algorithmen direkt in der RU durchgeführt werden, was zu einer geringen Latenz bei der Aktualisierung des Kanalmodells und eine höhere Leistung führt. Das ist mit modernsten Halbleitern, wie z. B. Xilinx Versal ACAPs, kein Problem, denn die Bausteine zeichnen sich durch eine sehr hohe Rechendichte bei geringer Leistungsaufnahme aus und können die von den Beamforming-Algorithmen geforderte Signalverarbeitung in Echtzeit und mit geringer Latenz durchführen. Die AI Engines, die Teil der Versal AI Core-Serie sind, eignen sich hervorragend für die Implementierung der erforderlichen mathematischen Funktionen und bieten eine hohe Rechendichte, fortschrittliche Konnektivität sowie die Möglichkeit, umprogrammiert und neu konfiguriert zu werden. ACAP-Bausteine bieten auch die zusätzliche Kapazität, die erforderlich ist, um den Beamformer aufzurüsten und zusätzliche Funktionen auch nach der Bereitstellung hinzuzufügen.

O-RAN-Virtualisierung

Wenn über die Zukunft von 5G gesprochen wird, muss auch Open RAN (O-RAN) erwähnt werden. 5G-Betreiber gehen immer mehr weg von traditioneller, proprietärer Mobilfunk-Equipment hin zu einem offenen, verteilten DU/CU- und RU-Ansatz und wählen verschiedene Anbieter für DU/CU (O-DU & O-CU) und RU (O-RU). Durch die Übernahme der O-RAN-Architektur und -Spezifikationen können Betreiber einen innovativeren Ansatz für jedes Element ihres O-RAN wählen und von reduzierten CAPEX/OPEX und niedrigeren Gesamtbetriebskosten (TCO) profitieren.

Ob O-RAN oder virtuelle Basisbandeinheiten (vBBUs), diese »Virtualisierung von 5G« macht Telekommunikationsdienste am Edge, wie Videostreaming, Gaming oder anspruchsvolle Automotive-Dienste möglich. Da die Investitionen in die 5G-Infrastruktur steigen, um neue und höhere Bandbreitendienste unterstützen zu können, muss das Gesamtsystem beschleunigt werden. Um dies zu ermöglichen, bietet Xilinx die T1 Telco Accelerator Card für O-RAN Distributed Units (O-DUs) und vBBUs in 5G-Netzwerken an. Die Telco-Beschleuniger-Karten von Xilinx übernehmen die latenzempfindlichen und durchsatzintensiven 5G-Basisband-Funktionen, wodurch die Rechenleistung der Telco-Server-Prozessoren für interessantere und kommerziellere Software-Funktionen frei wird.

T1 Telco Beschleunigerkarte
© Xilinx

T1 Telco Beschleunigerkarte

Die Zukunft ist anpassungsfähig

Wie sieht die künftige 5G-Technologie aus? Nun, sie muss sicherlich anpassungsfähig sein. Die erste Runde von 5G hat uns ein klares Bild von den Erfolgsmetriken und Herausforderungen für die nächsten Phasen gegeben. Dabei ist klar, dass fortschrittliche Siliziumtechnologie eine Schlüsselkomponente ist, um die 5G-Vision von höherer Kapazität, optimiertem Stromverbrauch, geringeren Kosten und höherer Leistung sowie verbesserten und innovativen Produkten und Diensten verwirklichen zu können - und das alles in einer wirtschaftlich vernünftigen Weise.

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1. Modernste Halbleitertechnologie ist ein Muss
2. GaN-Technologie für Leistungsverstärker
3. Leistungsoptimierung

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