我們正在加速進入5G時代！全球移動供應商協會（GSA）公布的數據顯示，到2020年9月全球投入商用的5G網絡已經達到106張，僅在最近的一個月中就新增了14張。似乎今年的新冠疫情也沒有讓5G放緩其商用的步伐。根據GSA的分析，目前5G在全球人口中的滲透率已經達到了7%，預計到2025年，全球20%的設備都將接入5G網絡。

不一樣的定位

為什么大家會在5G身上投入如此大的熱情和期望？這還得從5G的定位說起——如果說蜂窩無線通信技術從2G到4G，解決了人與人之間隨時隨地的互聯，構架起了無線互聯網世界，那么5G會將這種互聯性擴展到更為廣闊的物聯網領域，使得5G成為未來萬物互聯世界的骨架。

在網絡界有一個被奉為圭臬的邁特卡夫定律，它的大意是“網絡的價值與網絡使用者數量的平方成正比”。如果說5G之前的蜂窩無線技術，其價值成長空間會最終因世界人口總數的限制，遇到發展的天花板，那么當5G實現了萬物互聯，那么其使用者的數量——無論是人還是機器——至少將會提升一個數量級，并且隨著應用的擴展還會持續攀升，這背后潛在的價值會超出人們的想象。

為了實現萬物互聯的愿景，5G正在被塑造成一個全能型的選手，在同一個網絡架構中，它要滿足三個典型的應用場景所需：

1

eMBB（增強型移動寬帶）

得益于毫米波以及超大規模MIMO等技術，通常認為5G的峰值速率可達到1Gbps，是4G的10倍，這會讓很多以前人們無法企及的應用（如高清視頻無線傳輸）成為現實，支撐VR/AR這種需要大數據量傳輸的新興應用也會游刃有余。

2

URLLC（高可靠和低延遲通信）

其可提供小于1ms的極低網絡延時，以及系統冗余和更高的可靠性，這讓5G可以滲透到自動駕駛、工業控制、遠程醫療等對實時性要求苛刻的領域。

3

mMTC（大規模機器類型通信）

針對需要低功耗、低速率、遠程連接的物聯網應用，提供大規模的連接，借此5G可以覆蓋智慧城市、智能電表、公共設施管理、可穿戴設備、智能家居等領域的廣泛應用，市場想象空間巨大。

從這種幾乎“無死角”的應用場景設定中，我們不難看出5G“一統無線江湖”的野心。換言之，誰能夠把握住5G的機遇，也就可以搭上一班高速發展的順風車。

不一樣的架構

可以說，5G在定位時畫了一個大圈，將想象力范圍之內的無線連接場景都囊括在內了。5G這種“顛覆性”的定位，也就決定了其在架構規劃和設計上也必須是“顛覆性”的，由此帶來的挑戰不言而喻。

我們所熟悉的4G/LTE網絡的架構，可以簡化為三個環節：網絡邊緣設備（比如手機和平板電腦等）、基站（負責連接邊緣設備并將數據傳輸至局端交換機等設備進行處理），以及局端的中央“云”（通信網絡的數據中心）。但是這樣的網絡架構顯然無法滿足5G的需要。

相對來講：5G的邊緣設備更加多樣化，不同設備的通信需求差異化大；需要單個基站連接的終端數量和數據吞吐量也顯著增加；而且需要支持1ms以內的極低網絡延遲；由于采用了毫米波，傳輸距離有限，因此要求部署更密集的蜂窩基站……這些變化使得5G的網絡架構必須做出適應性的調整。

圖1中給出了一個典型的5G網絡架構，我們可以模擬數據從邊緣端到云端的路徑，了解這個架構如何工作。一個主動天線系統與多種多樣的邊緣節點保持連接并收集數據；這個天線系統與一個虛擬化的基站相連；而這個基站如何工作是由一個邊緣數據中心（Edge Data Center）來驅動的。所有上述這些設備共同構成了一個基站系統，負責其覆蓋范圍內的IoT設備的通信連接，這樣的基站廣泛部署，遍布各處，并最終與網絡的中心“云”相連，構成一個完整的5G網絡。

圖1：5G網絡架構（圖源：Amphenol ICC）

可以看出，5G的基站與上一代的網絡迥然不同，特別是邊緣數據中心的引入，讓以前集中化的網絡管理趨向于一種分布化的架構，可以通過邊緣數據中心直接去收發和處理來自網絡節點的數據并作出快速響應，而且可以通過網絡功能虛擬化（NFV）和軟件定義網絡（SDN）等技術，讓服務器去模擬網絡網關工作，且根據實際應用的需要去定義帶寬、延時等性能，給運營商帶來極大的靈活性。

不一樣的連接器

上述這些5G網絡架構的變化，當然也會傳導到上游的硬件身上，需要全新的硬件解決方案來適應這一變化。其中，連接器產品也不例外。

在一個硬件系統中，連接器通常并不占據最重要的“C位”，但作為傳輸數據和電源的互連部件，在確保系統工作的穩定性和可靠性方面，連接器至關重要，選型和應用的失誤往往會埋下難于察覺的隱患。

按照上文的5G網絡架構來梳理，連接器在5G上的應用場景主要集中在以下幾個方面：

5G天線系統和測試板所需的同軸RF連接器。

室外天線和基帶系統所需的信號和電源連接器，其作用是將安裝于高處的天線與地面上的基站相連。

基站和邊緣數據中心所需的高性能服務器和存儲連接器，實現系統內部及其與外部的連接。

用于網絡邊緣節點設備的連接器，其中既包括可用在汽車和通信設備中的高性能PCB連接器，也包括應用范圍更為廣泛的板對板、線對板、IO等商業連接器。

雖然這些連接器應用場景不同，但要想“配得上”5G，還需要滿足一些額外的約束條件。

1

高性能

首先是性能上的提升。如上文所述，5G分布式的網絡架構，使得邊緣數據中心承擔了更多的計算和處理任務，一些以前在云端數據中心才得一見的高性能互連方案，也會落地邊緣數據中心。

比如Amphenol ICC為下一代數據中心打造的一系列高速IO接口——如SFP、QSFP、QSFP DD和OSFP ——及其電纜組件，可以支持最高400Gb/s的帶寬。其中0.8毫米QSFP DD互連系統是一個76位的新型高速、雙倍密度QSFP接口，該方案中8 x 50 Gb/s的電氣接口使得每端口總計可支持高達400Gb/s的傳輸速率，適合高速串行應用。例如：蜂窩基礎設施、集線器、交換機和服務器等。OSFP接口可支持25Gb/s NRZ或56Gb/s PAM4，總帶寬容量200/400G，具有優異的信號完整性表現。這些方案都能夠為5G的邊緣數據中心提供有力的支撐。

圖2：Amphenol ICC的高速IO接口

可以支持高達400Gb/s的帶寬

（圖源：Amphenol ICC）

2

高可靠性

由于5G基站需要適應不同環境的挑戰，因此需要連接器在可靠性和耐用性上更勝一籌。

在這個方面，Amphenol ICC的OCTIS?戶外IO連接器系列可以算是一個代表作，該連接器設計用于大功率應用，可實現高可靠性和性能。OCTIS是一種能夠用于惡劣的戶外和極端環境的耐用型IO互連解決方案，產品具備防雷擊保護、EMI屏蔽、抗紫外線和IP67級耐候性等功能。同時該方案間距為26毫米，能夠滿足高端口密度的要求；由于采用了收發器位于盒外的獨特設計，OCTIS也有助于節省板上空間并提高散熱性。OCTIS還支持多種行業標準接口，例如SFP/ SFP+、QSFP、信號、電源和混合接口等。由于上述這些特性，OCTIS產品被廣泛用于遠程射頻頭、小蜂窩基站、宏蜂窩基站、微波鏈路、分布式天線系統等應用，可以說是一款具有前瞻性的產品，在5G中顯然可以一試身手。

3

小型化

5G設備功能更復雜，也就要求在單位空間內能夠容納下更多的東西，這對連接器的連接密度也會提出更高的訴求。

在這方面，Amphenol ICC可供選擇的高密度的互連解決方案也不少。在5G的天線系統中，你可以看到Lynx? QD板對板夾層連接器的身影。Lynx窄型連接器最突出的一個特性就是，在傳統雙排封裝中實現四排連接，使得連接密度翻番。Lynx QD是該高速高密度連接器系列中的一員，在緊湊的兩行封裝中提供了四行差分信令結構，支持56Gb/s PAM4和PCIe??Gen 5，并且提供強大的機械強度和持續的信號完整性，是5G連接器選型中值得關注的一款產品。

4

多樣性

上文提到，5G用例具有多樣性的特點，也就意味著需要多樣性的連接器產品組合去應對，這樣才能實現最優的結果。這就需要根據具體的應用，鎖定最適合的連接器產品。

比如在滿足高性能的汽車及通信設備應用方面，Amphenol ICC的Minitek??MicrospaceTM連接器就提供了一種外形緊湊、耐用型的互連解決方案，憑借更高的連接密度，它可將PCB封裝尺寸減少50%；其提供頂端和側面的閉鎖選項，讓安裝更簡單，還利用鍵控可見性來防止錯配；Minitek MicroSpace還具有較高的抗振性和抗鎖性，適用于極端應用環境。

在智能照明領域，Amphenol ICC的FLH系列線對線連接器和支持調光的FLA系列插座也是理想之選，這些產品都支持DALI（數字可尋址照明接口），能夠實現基于5G的自動照明控制。

總之，5G為硬件互連帶來了不少新的設計挑戰，而其大規模的商用部署也帶來了巨大的商機。這需要連接器產品圍繞5G的需求做適應性的優化，開發出“不一樣”的產品，在這個關鍵無線技術升級迭代中找到新的應用立足點。

責任編輯：haq