计时是任何电子系统的心跳，5G网络将特别依赖于其时钟源的准确性、稳定性和可靠性。4G网络中使用的传统石英计时设备面临着新的挑战，以支持即将到来的5G网络的更高带宽和更窄通道。必威体育官网手机登录MEMS技术解决了这些问题，满足所有时序要求，同时在动态环境压力(如冲击、振动和快速温度变化)下的表现明显优于石英解决方案。此外，与石英相比，100%半导体供应链固有地提供了具有更高质量和可靠性的MEMS解决方案，这对于支持5G应用计划的服务质量至关重要。必威体育官网手机登录
5G RRU时序的新兴趋势
从4G网络到5G网络的过渡导致了两个关键的新兴趋势:云化和致密化。需要在核心网络中部署云技术或云化，以实现语音和视频应用的实时处理。无线磁头和基站之间的连接在4G中是点对点的物理链路，在5G中使用云维护的基于分组的网络建立。整个分组网络的时间同步需要采用新的标准，包括IEEE 1588和演进的通用公共无线电接口(eCPRI)，这对计时性能和可靠性提出了新的挑战。
与此同时，新的移动服务预计将增加宽带蜂窝流量。为了提高5G数据速率，基站和用户终端之间的距离将缩短，从而导致网络中蜂窝站点和节点数量相应增加。无线接入网的这种密集化是5G网络引入的一个根本性转变，对于提高用户高度集中的都市区的容量至关重要。蜂窝无线电将在5G城市景观中无处不在，它们将安装在电线杆、灯柱、建筑角落和路边市政电源柜上。这种致密化将使5G无线电受到广泛的环境条件的影响，这些环境条件对定时设备的性能要求更高。
包延迟变化
计划提供新的实时5G应用程序的服务运营商需要时间同步的网络。IEEE 1588和eCPRI技术实现了包网络上的时间同步。通过分组网络将中心单元(CU)连接到远程无线电头(RRH)的后果之一是在链路两端之间传输的分组的时延变化。这种PDV (packet delay variation)，也称为网络抖动(network jitter)或包抖动(packet jitter)，会给来自网络的时间值增加噪声，从而降低用户使用实时业务的体验。PDV是由系统中多种因素引起的。例如，任何处理数据包的活动网络元素(如交换机)都受到不同负载条件的影响。此负载是要处理的数据包数量和处理的复杂性的函数，两者都随网络使用情况而变化，并且是PDV的关键来源。
通过在其IEEE 1588伺服回路中增加振荡器的稳定性，可以降低RRH中PDV的影响。该伺服回路作为传入PDV的低通滤波器，以及振荡器注入的定时噪声的高通滤波器。因此，振荡器越安静或更稳定，伺服环带宽就越低，可以调整以过滤输入PDV，并输出一个时钟，忠实地重现链路另一端的时间刻度。然后，这个“清洗”的输出时钟被用来精确地训练振荡器，并且反馈循环重复。
因此，振荡器的稳定性直接影响5G网络得出的定时精度。振荡器最常见的稳定性规格是频率稳定超温。通常，振子是专门为这个数字选择的，通常被认为是整体稳定性的代表。然而，这一规范未能捕捉到当受到热梯度时振荡器的稳定性。在这里，频率与温度的斜率，也称为dF/dT，可以是计时精度的一个重要因素。图1和图2说明了与其他石英器件相比，SiTime Elite Platform™tcxo在不断变化的热环境中具有优异的稳定性。
图1:SiTime SiT5356±100 ppb tcxo具有业界领先的低频对温度斜率(dF/dT)，提高了PDV滤波，从而提高了定时精度，这是部署成功的实时业务所必需的。
图2:与一级±50 ppb石英tcxo相比，SiTime SiT5356±100 ppb mems tcxo在快速热梯度下具有更好的稳定性。SiT5356的性能由专有的DualMEMS™架构和TurboCompensation™温度补偿方案[1]实现。
5G无线电中的电子设备是对流冷却的，因此受到各种各样的热条件的影响。SiTime基于mems的设备不需要物理外壳，也不需要专用的PCB隔离区域，石英设备通常需要热保护来保持数据表规格。
环境冲击与振动
5G网络的致密化意味着无线电将安装在各种户外物体上，这些物体会受到许多来源的振动，包括卡车、火车、汽车、风和雷声。部署在这些无线电中的振荡器需要在振动期间保持稳定的性能，以防止掉链和相关的操作员罚款。图3给出了与q相比，SiTime Elite Platform tcxo在振动下的鲁棒性uartz tcxo，在振动过程中降级，只要振动继续，就可能超出规格。对于附近的长途货运列车来说，这可能是几分钟的时间，在刮风的日子甚至更长。这种健壮性是MEMS架构固有的，消除了石英器件通常需要昂贵的外壳或热和机械保护。
图3:与石英器件相比，SiTime MEMS振荡器提供了出色的冲击和振动性能，为5G网络的致密化提供了更多选择。所示数据为每MIL-STD-883F 7.5 g RMS，方法2026。
质量和可靠性
密集化还要求更高的质量和可靠性，以最大限度地减少对广泛部署的5G无线电的服务调用。5G rru中的精密TCXO和OCXO设备，在4G中不存在，为难以访问的维修故障提供了新的位置。
与石英器件相比，SiTime MEMS振荡器具有固有的优势，使其在极端环境中更可靠地执行。SiTime开发了MEMSFirstTM工艺，其中谐振器完全封装在硅中，并封闭在微真空室[2]中。谐振器的质量非常小，其坚硬的硅晶体结构使其耐用，并非常耐外部应力，如冲击和振动。与石英不同，全硅MEMS谐振器的老化程度可以忽略不计。betway开户官网此外，优化设计的电压调节器集成到振荡器电路中，拒绝电源噪声，以保持在嘈杂环境中的稳定性。与石英器件相比，这些特性使得SiTime MEMS振荡器的质量和可靠性更高，现场故障更少。
SiTime MEMS和Quartz器件的比较
与用于5G RRU设备的传统石英tcxo相比，SiTime Elite Platform tcxo的主要优势包括:
- 质量提高50倍(DPPM)
- 30倍提高的可靠性(MTBF)
- 20倍更好的机械防震性能(MIL-STD-883 Method 2002)
- 10倍更好的频率稳定性存在快速热梯度
- 3倍更好的抗随机振动性能(MIL-STD-883, Method 2007)
- 没有频率跳跃或活动下降
- 优秀的电源噪声抑制
由于这些优点，设计到5G RRU设备中的精英平台TCXO可以在全球范围内部署单一无线电设计，无论环境条件如何。这样的设计节省了开发时间，加快了上市时间，并简化了生产。一旦部署到现场，这些无线电提供的稳健定时将最大限度地减少对5G服务的干扰，并确保更好的用户体验。
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[1]商泰股份有限公司，”DualMEMS和涡轮补偿温度传感技术，科技纸业。
中泰集团，”SiTime的MEMS First和EpiSeal™工艺”,应用说明20001。
