SiTime硅晶振 高性能MEMS时钟方案在5G中的应用
一、什么是5G
5G是第五代移动通信技术（5th-Generation）的简称，是新一代的蜂窝移动通信技术，也是继4G、3G、2G系统之后的延伸，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备链接
二、4G与5G核心网的区别
面向5G时代，预计随着流量陡增，4G核心网架构存在如下局限：
- PGW存在潜在的流量瓶颈在4G网络中，所有的数据面（用户面）流量都通过P-GW，这种集中式的架构尽管便于管理和维护，但受限于网络回传流量。
- 网络功能依赖于专用硬件
- 封闭的生态
为此，需对5G核心网架构进行重新设计：
- 控制面和用户面分离的分布式架构：分布式的用户面可解决海量数据流量带来的瓶颈，同时，集中化、简化的控制面可增强网络管理能力。
- 2）虚拟化的软件与硬件解耦
- 3）通过开放的架构/API引入创新服务
三、5G应用对时钟的要求
从4G到5G，与之前的技术迭代升级都大不相同。当然从4G到5G也不仅仅只是上网速度更快了这么简单。借用苹果的一句话说，那就是“Not than Faster”. 正是有了5G的出现，万物互联、工业4.0等才有望实现，这个世界也将真真正正的被改变。
但由于5G使用了频率更高，相应的波长也就更短的毫米波技术。速度是大大的提升了，但由于毫米波的覆盖距离更短，所以需要10倍以上的网络设备数量才能达到与之前4G相同的覆盖水平。
5G技术有如下三个因素，导致了我们对10倍以上的网络设备的需求：
- 1、更高的带宽：5G网络使用大量的MIMO和400G光传输技术，以支持10倍的移动下载速度及10000倍的流量。
- 2、云端：5G在基于云的基础设施（如：运营商级的以太网）上响应，以连接所有的设备，实现最大的带宽效率。
- 3、高密度：5G设备要部署在离最终用户更近的地方，所以会导致大量的设备被投放在不确定的环境因素中，如路边、屋顶、地下室、路灯、体育场、写字楼等地方。
如上因素，导致了5G网络对时钟的要求也比4G严格10倍以上。
5G的云化，需要端到端是时间精度控制在130ns的级别，以保证基础设施的5G连接。这个要求不仅比4G的1500ns精度严格10倍以上，而且要求使用符合IEEE 1588的精准时钟协议的时钟器件，如时钟同步器件、高精度TCXO（温补振荡器）和OCXO（恒温振荡器）产品。
除了时钟同步解决方案之外，5G还需要极低噪声和低抖动的时钟器件，以支持400G 光模块和Massive MIMO设备。
四、“Cascade”系列产品的优势
SiTime可提供完整的MEMS时钟解决方案，包括低抖动单端及差分振荡器、高精度TCXO、OCXO产品、时钟发生器、抖动消除时钟器件、同步时钟等相关产品。这些MEMS时钟解决方案相较于传统的石英器件，在对应使用环境的气流变化、温度变化、高温、振动以及电源的不稳定性带来的频率不稳定性，具有10倍优于石英产品的特性。
SiTime的“Cascade”系列产品包括时钟发生器、抖动消除器件、时钟同步产品等系列，可独立或与SITIME的Elite TCXO/OCXO、 MEMS振荡器等一起使用，可为5G网络中的所有设备提供全套的精准时钟方案。可广泛用于RRU、AAU、BBU、Massive MIMO、5G Small cells 等相关产品中。
五、“Cascade”系列产品介绍
“Cascade”系列产品一功能简介：
- 集成MEMS谐振器消除了石英相关的性能和可靠性问题
- 灵活的输入输出频率转换和抖动衰减，4个输入，多达11个输出
- 宽输出频率支持
- 8 kHz至2.1 GHz的差分输出
- 从8 kHz到250 MHz的LVCMOS输出
- 1 PPS（每秒脉冲数）输出
- 宽输入频率支持
- 从8 kHz到750 MHz的差分输入
- 从8 kHz到250 MHz的LVCMOS输入
- 可单独配置的输出格式和VDD电源
- LVPECL、CML、HCSL、LVDS或LVCMOS
- 1.8V、2.5V或3.3V
- 每个PLL的可编程抖动衰减带宽：1 mHz到4 kHz
- 同步、保持或自由运行运行模式
- 锁定到有间隙的时钟输入以支持OTN
- 切换准同步时钟的可编程频率斜坡
- 通过I2C或SPI的DCO模式，分辨率为0.005 ppb
- 可编程输出延迟控制
- 芯片状态监测指标：锁丢失、时钟丢失、频率漂移
- 工业标准64针9 x 9毫米封装
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