FocusonPCB - Vicenza, 15-16 maggio 2024
Torna a Vicenza il 15 e 16 maggio 2024 Focus on PCB, la terza edizione della fiera dedicata all'intera filiera dei circuiti stampati. Nata dalla volontà del Gruppo PCB Assodel…
La frase "Il 5G sta arrivando" è per molti un motivo di speranza e nello stesso tempo una fonte di ansia, specialmente per i produttori di strumentazione di misura e collaudo.
Il 5G offre l’opportunità di crescita, tuttavia ci sono diversi fattori che rendono più difficile sfruttare al meglio questa nuova generazione di tecnologia radio a banda larga rispetto alle precedenti.
Cominciamo con la situazione attuale dei produttori di strumentazione. Nel settore degli strumenti di misura la crescita viene trainata da una combinazione di fattori: nuovi modelli di telefoni cellulari, incrementi dei volumi di vendita annuali e progressi nella tecnologia wireless, che richiedono nuove infrastrutture.
Abbiamo assistito a una riduzione del volume di vendite dei dispositivi mobili in concomitanza con il superamento della soglia di 1 miliardo di unità per anno. Contemporaneamente, fusioni e acquisizioni nell’industria delle infrastrutture wireless hanno ridotto il numero di clienti sul mercato.
Infine, i produttori di strumentazione si sono confrontati con un ritardo nell’adozione, nei mercati principali, della tecnologia di aggregazione delle portanti standardizzata nella specifiche LTE Advanced.
Il risultato è un rallentamento del mercato, degli investimenti in ricerca e sviluppo per le infrastrutture e gli strumenti di misura e collaudo per LTE, in attesa del ricambio tecnologico verso il 5G.
La flessione del mercato per i dispositivi di test LTE ha creato nei produttori una grande attesa per l’accelerazione del 5G.
Con l’evoluzione della tecnologia wireless a banda larga avvenuta col passaggio da ogni generazione a quella successiva - e specialmente per l’aggiunta di nuove funzionalità - i produttori di strumenti di misura si sono spesso affidati ad aggiornamenti software per potersi adattare ai cambiamenti.
Il passaggio al 5G, tuttavia, sarà un passo avanti titanico e richiederà soluzioni nuove e molto più complesse.
Dietro a velocità e capacità aumentate, latenza ridotta e affidabilità migliorata del 5G ci sono tecnologie nuove e meno familiari, come onde millimetriche, massive MIMO e beamforming adattivo - ognuna di queste richiederà l'utilizzo di stazioni base e terminali utente decisamente più avanzati.
Il cambiamento più sostanziale a livello fisico del 5G è rappresentato dalla possibilità di trasmissione a lunghezza d’onda millimetrica insieme al beamforming adattivo, che richiederà l'utilizzo di gran numero di elementi d’antenna.
La trasmissione nella banda delle onde millimetriche è una tecnologia nota per i collegamenti punto-punto, stile ponte radio, mentre l'utilizzo di queste frequenze con una topologia cellulare, con centinaia o migliaia di dispositivi mobili attivi serviti da ogni cella e con molte antenne integrate in packaging avanzati, significa dover entrare in un territorio impegnativo e inesplorato.
Per rendere possibile le attività di ricerca, sviluppo e validazione delle nuove soluzioni tecnologiche che supportano il 5G, la strumentazione di misura dovrà offrire capacità molto più avanzate rispetto alla precedente generazione.
La sfida è resa ancora più ardua dal fatto che gli standard 5G non sono stati ancora del tutto finalizzati. Inoltre, come è accaduto per le generazioni precedenti, gli operatori hanno il forte desiderio di essere i primi ad attivare una rete funzionante, e ciò aumenta la domanda di strumentazione di misura e collaudo all'inizio del ciclo di vita di una nuova generazione tecnologica.
Normalmente, una simile lista di sfide sarebbe galvanizzante per qualsiasi gruppo R&D. In realtà, la crescita pigra nel campo della strumentazione LTE ha lasciato i produttori con ben poche risorse da dedicare a innovazione e sviluppo del 5G.
Gli ostacoli introdotti dal 5G sono significativi ma non insormontabili, specialmente se ci si affida alla saggezza di un proverbio africano: “Se vuoi andare veloce, vai da solo. Se vuoi andare lontano, vai in compagnia”.
Nel settore wireless si cominicano a intravedere nuovi livelli di cooperazione. Aziende che si occupano di strumentazione, infrastrutture wireless, semiconduttori e software stanno lavorando insieme con le organizzazioni normative e di ricerca, e con gli enti governativi per far sì che il 5G sia uno standard unificato e raggiunga i tanti obiettivi preposti, come velocità record, densità di connessioni e ubiquità.
Il primo passo per comprendere l’evoluzione della tecnologia 5G è l’associazione con importanti organizzazioni dell’industria wireless, come ITU e 3GPP, e la collaborazione con varie organizzazioni di ricerca, come NIST e le numerose 5G research alliances. Inoltre, i produttori di strumentazione sembrano guadagnare terreno nel mercato 5G formando partnership e alleanze con i fornitori.
Modificare le relazioni con i fornitori da pure transazioni a un modello più collaborativo può portare a una maggiore efficacia per i produttori di strumentazione. Per consegnare in tempo nuovi prodotti di test con le caratteristiche che meglio incontrano i bisogni di un mercato ancora giovane, sono indispensabili lo scambio di conoscenze e una stretta collaborazione tra aziende private, operatori e fornitori inclusi.
Accordi di non divulgazione e altri accordi specifici permettono ai produttori di accedere a nuove idee e a tecnologie emergenti, sempre più vicine al balzo in avanti tecnologico necessario per ottenere le giuste capacità di test per le reti 5G.
I fornitori di componenti offrono informazioni che possono essere usate insieme ai dati già pubblicati per ottimizzare i prodotti esistenti, o addirittura creano componenti specializzati per soddisfare bisogni specifici.
La giusta partnership può supportare un produttore di strumentazione, permettendogli di accedere anticipatamente a tecnologie avanzate. Inoltre, delegando il lavoro di design a fornitori con più esperienza, un produttore di strumentazione può liberare risorse ingegneristiche, già scarse, focalizzandole sulla creazione di prodotti con caratteristiche di valore aggiunto.
In conclusione, le attività di collaborazione descritte in precedenza stanno aiutando i produttori di strumentazione a ottenere le soluzioni di cui hanno bisogno, accelerando le loro tabelle di marcia e permettendo di rispondere alle esigenze dei clienti con successo.
Per ridurre il time-to-market e soddisfare le richieste del mercato 5G, i produttori di strumentazione hanno bisogno di sviluppare i prodotti prima che gli standard vengano finalizzati.
Dato che gli standard 5G rimarranno in continuo mutamento, almeno nel futuro più prossimo, lavorare con il giusto fornitore permette ai produttori di avere accesso a soluzioni ad alte prestazioni su tutta la catena del segnale, dalle onde millimetriche ai bit. Così facendo, anche se gli standard 5G dovessero cambiare, non ci sarà bisogno di ricominciare con un nuovo design hardware.
I produttori di strumentazione avranno a che fare con un incremento nella domanda di dispositivi con maggiori funzionalità e costi ridotti. Di conseguenza, i dispositivi di test 5G saranno molto più complessi di quelli della generazione precedente.
Guardando oltre i singoli componenti e orientandosi verso soluzioni e sistemi su chip, i produttori potranno ottenere maggiori prestazioni da prodotti che dovranno occupare spazi più piccoli e costare meno, requisiti particolarmenti necessari per la strumentazione modulare.
Allo stesso tempo, questo alto livello di integrazione, insieme alla maggiore complessità della catena di eleborazione del segnale per le trasmissioni con MIMO e beamforming, richiede un maggiore assorbimento di corrente di alimentazione. Lavorando con i fornitori, specialmente quelli con la gamma di dispositivi più ampia, diventa possibile migliorare e ingegnerizzare i componenti in catene di segnale complete che rispondano alle richieste di prestazioni, consumo, spazio e time-to-market della strumentazione di domani.
Il 5G è un salto evolutivo, non un semplice cambio generazionale. Anche se ci si chiede ancora cosa sarà realmente, non ci sono dubbi sul suo arrivo. I produttori di strumentazione di misura e collaudo sapranno cogliere l’opportunità del 5G solo se saranno già pronti quando la tecnologia arriverà.
Collaborazioni e alleanze con i fornitori chiave saranno un elemento significativo del successo dei produttori di strumentazione nel mercato di domani.
*Randy Oltman è Systems Applications Manager di Analog Devices Inc.
