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Microchip Technology Inc.
顾问级市场分析经理
Thomas Gleiter

开放式无线接入网络（ORAN）技术的市场规模及其在实施5G服务中的作用呈现出快速增长的潜力。各大移动网络运营商（MNO）都在寻求更低的成本、更高的灵活性以及避免供应商锁定的能力。这些优势可通过采用多家供应商的可互操作技术来实现。运营商也可以从实时性能中受益。

ORAN代表着无线接入网络（RAN）演进的最新进展，RAN始于1979年1G的推出。2G于1991年推出，3G于2001年推出。4G长期演进（LTE）服务于2009年首次面世，并引入了分组交换。在其部署过程中，开始使用多输入多输出（MIMO）天线阵列，运行在供应商专有软件之上的集中式（或云）cRAN使得基带单元（BBU）能够划分为分布式单元（DU）与集中式单元（CU），两者之间为中传。

5G新无线电（NR）于2018年推出，并引入了虚拟化RAN（vRAN）作为实施的一种手段，BBU（或CU和DU）功能在运行于服务器上的软件中实现。例如，负载平衡、资源管理、路由器和防火墙现在都可以在网络功能虚拟化（NFV）下运行。但是，无线电单元（RU）、CU和DU的软件是专有的。ORAN旨在通过让运营商访问基于开源软件的vRAN来植入5G¹，从而消除障碍。

图1说明了O-RAN联盟（由超过300家移动运营商、供应商、研究机构和学术机构组成的社区）的目标，即拥有开放的RU、CU和DU（每个首字母缩写前都带有O-）并通过公共无线电接口（CPRI）进行前传。

图1：在O-RAN下，我们可以有效地在商用服务器硬件上运行模块化基站软件协议栈。MNO可以搭配混用来自不同供应商的O-RU、O-DU和O-CU

5G支持的实时传输速度最高可达20 Gbps，而4G在静态点之间的传输速度为1 Gbps，在一个或两个移动点之间的传输速度仅为100 Mbps。此外，5G的延迟降低到只有1 ms。

ORAN的另一个关键组成部分是RAN智能控制器（RIC），它既可以是近实时的也可以是非实时的，两种选项都负责控制和优化ORAN元素。图2显示了O-RAN软件社区（SC），它遵循由O-RAN联盟定义的架构。

图2：O-RAN SC架构及其近实时RAN智能控制器

同步

ORAN实现的主要挑战之一是确保各种ORAN元素之间保持同步，尤其是因为需要严格提高同步性能，即要求授时精度达到仅±130 ns。

RU交换机与DU保持同步对于ORAN有效运行至关重要。同步可以避免数据包丢失，最大程度地减少网络中断，并有助于保持尽可能低的功耗。此外，同步还可帮助MNO履行其频率许可所有权责任。

5G与前几代的另一个关键区别在于从频分双工（FDD）切换到时分双工（TDD）——这样可以同时使用两个接近的频率分别进行上行传输和下行传输。TDD在同一频率上使用不同的时隙传输上行信号和下行信号，从而更好地利用RAN RF频谱提供增强的移动宽带（eMBB），例如可以根据需要调整上行时间与下行时间的比例。

此外，TDD还提高了与MIMO波束赋形和C波段频谱（3.7 GHz至3.98 GHz）的兼容性，运营商将使用这些频谱在大大小小的市政区域部署5G。为了避免发生小区内干扰和小区间干扰，上行传输与下行传输之间有一段保护周期。即便如此，为了保证运行效率（降低错误率）和补偿任何频率或相位偏移²，仍然需要紧密同步。

精确授时

所有新无线电部署都必须将相位对齐精度保持在基于全球导航卫星系统（GNSS）协调世界时（UTC）的授时源的±1.5 ms以内³。在创建端到端实时连接时，还必须遵循多项行业标准以及行业机构提供的建议。

为了在整个网络中进行高精度时间分配，O-RAN联盟的O-RAN架构中需要采用由IEEE 1588-2019规定的精确时间协议（PTP）。该协议中有一个最高级时钟（或PTP主时钟），网络中的其他PTP时钟使用PTP消息与之同步。同步在路径延时等问题中起作用，上述标准中规定了时间边界时钟（T-BC）和时间透明时钟（T-TSC）功能来抵消上下行之间的不对称问题以及数据包延时变化（PDV）。

此外，ITU-T（国际电信联盟的其中一个部门）也针对TDD提供了建议。例如，ITU-T G.8272/Y.1367规定了适用于分组网络中的时间、相位和频率同步的主参考时间时钟（pRTC）的要求，ITU-T G.8273.2推荐了用于网络全授时支持（FTS）的电信边界时钟和电信时间辅助时钟的授时特性。

在整个网络中，各时钟之间采用链式结构，时间信号由边界时钟清理以滤除噪声。但是，设备将需要满足由ITU-T G.8273.2⁴定义的四个性能类别之一，范围从A类到D类。其中，C类和D类对精度的要求最高。例如，D类T-BC时钟产生的时间误差必须小于5 ns⁵。除了GNSS/UTC和PTP之外，5G部署还使用同步以太网（SyncE）。这三者相结合，可以通过网络保证时间、相位和频率的精度。

ORAN需要现成的平台

ORAN为MNO提供了访问非专有解决方案的途径。在硬件方面，可以使用商用半导体器件和平台来满足网络中的端到端授时要求。

例如，符合IEEE 1588的最高级时钟搭配PTP和SyncE功能，可以满足PRTC A类、B类和增强型PRTC（ePRTC）规范，以及多域边界时钟的C类和D类规范。这种多功能性是MNO实现同步授时解决方案的关键特性。

在DU、CU和RU设备中，可以部署振荡器、可编程锁相环（PLL）IC、缓冲器和抖动衰减器等网络同步硬件。此外，现在已经有专用的单芯片网络同步解决方案。在这方面，Microchip是首家将自研ZL3073x/63x/64x平台（图3）推向市场的公司。这项技术将DPLL、低输出抖动合成器、IEEE 1588-2008精密时间协议栈和同步算法软件模块结合在一起。

图3：Microchip的ZL3073x/63x/64x单芯片网络同步平台

5G ORAN中关于授时的另一个关键考虑因素是对温度的稳定性。温度补偿型振荡器、PLL和芯片级原子钟（CSAC）已在军事和工业应用等恶劣环境中完成部署并得到验证，适用于RU、CU和DU硬件。

总而言之，在5G中采用TDD带来了巨大的好处，但在同步方面会面临诸多挑战。值得庆幸的是，在ORAN下，MNO及其系统提供商可以借助半导体和相关平台来构建端到端RAN，避免受到专有解决方案的束缚。

参考资料

1.https://www.techtarget.com/searchnetworking/definition/radio-access-network-RAN

2.https://www.viavisolutions.com/en-uk/what-5g-timing-and-synchronization

3.https://www.5gtechnologyworld.com/how-virtual-primary-reference-time-clocks-improve-5g-network-timing/

4.https://www.5gtechnologyworld.com/how-ieee-1588-synchronizes-5g-open-ran/

5.https://assets.ctfassets.net/wcxs9ap8i19s/NMWioyJa4hINjqrOzNZfz/918a2b5e6a4134332da26b20a680485b/EB-Timing-and-Synchronization-in-a-5G-World.pdf

器件符合IrDA^®标准，采用内部开发的新型IC和表面发射器芯片技术，可以即插即用的方式替换现有解决方案

日前，威世科技Vishay Intertechnology, Inc.（NYSE 股市代号：VSH）宣布，推出适于IrDA^®应用的升级版TFBS4xx和TFDU4xx系列红外（IR）收发器模块，链路距离延长20 %，抗ESD能力提高到2 kV。器件支持115.2 kbit/s 数据速率（SIR），链路距离为1米，适用于能量表和监控器、工业自动化控制、手机和医疗设备无线通信和数据传输。为提高便携式设备电池使用寿命，模块降低了功耗，闲置供电电流 < 70 μA，关断模式 < 1 μA。

Vishay Semiconductors TFBS4xxx和TFDU4xxx系列器件在单体封装中包括PIN光电二极管、红外发射器（IRED）和低功率控制IC。升级版红外收发器采用Vishay内部开发的新型IC和表面发射器芯片技术，旨在确保IRDC产品向客户长期供货。作为现有器件即插即用的替代品，这些模块不需要重新设计PCB，有助于节省成本。

符合最新IrDA物理层标准的TFBS4xxx和TFDU4xxx系列器件向后兼容，具有顶视和侧视表面贴装封装。增强型解决方案可以即插即用的方式替换现有系列器件。

器件符合RoHS和Vishay绿色标准，无卤素，具有多种封装尺寸，工作电压2.4 V至5.5 V，工作温度-25 °C至+85 °C。

器件尺寸表：

升级版红外接收器模块现可提供样品并已实现量产。

VISHAY简介

Vishay 是全球最大的分立半导体和无源电子元件系列产品制造商之一，这些产品对于汽车、工业、计算、消费、通信、国防、航空航天和医疗市场的创新设计至关重要。服务于全球客户，Vishay承载着科技基因——The DNA of tech.^®。Vishay Intertechnology, Inc. 是在纽约证券交易所上市（VSH）的“财富1,000 强企业”。有关Vishay的详细信息，敬请浏览网站 www.vishay.com。

近几年，新能源汽车高速发展，用车浪潮蔓延全球，我国新能源汽车占有量连续9年居全球前列，2023年全年市占率达37.7%，市场规模可观，并显现出以下特点：电车产品对比油车优势明显、消费者接受度高、市场规模庞大、发展潜力可观。伴随着电动化与自动驾驶技术的发展，汽车半导体行业也进而掀起一场革新，半导体对汽车的重要性与日递增，车身功能的叠加也促使业内将目光转向研发高集成度的芯片产品，出于新能源汽车渗透率的提高、维护成本的减少和市场需求的高度匹配，高边开关（高边驱动）成为电动汽车智能化、电控化的产品应用方向。

在市场需求的基础上，深圳市稳先微电子有限公司（下称“稳先微”）重磅发布汽车驱动芯片新品——智能高边开关WS7系列，共计9款产品：单通道高边开关芯片WS型、双通道高边开关芯片WSD型和四通道高边开关芯片WSQ型，此次推出的产品具有优秀的过温、过流、欠压保护等性能，满足在汽车使用过程中对更高的安全性与稳定性的需求。

高边开关WS7系列解决传统弱项，实现升级替代

稳先微高边开关新品解决了传统保险丝和继电器带来的灵活性不足、功耗高以及容易造成EMC干扰等问题，在复杂的汽车电子系统中不仅能实现对负载的驱动与关闭，也能达成对负载的多功能、更高程度的保护与诊断，在电热丝加热、电力传输和功率传输这三大方面具备明显优势。

高边开关WS7系列产品摒弃了汽车模块与蓄电池间单线制的传统连接，大大节约了两者之间的汽车线束，减少无效空间的占用，从而减轻车身重量，降低故障发生率。涉及到行车安全这一方面，高边开关能协助汽车的中央控制器实时掌控各个模块的运行状况，避免每一个模块受到电气环境干扰的风险，产品也在模块与模块之间共享保护和滤波模块，提供稳定、安全的能源，为各线路之间的信号传达“保驾护航”，因此，高度的安全性和可靠性是产品的核心优势，帮助新能源汽车向轻量化、高智能、高安全的发展方向升级。

而随着新能源汽车三大发展方向的升级，应用到汽车的高边驱动产品数量在不断递增，对产品的集成度、可靠性、性能表现日益严苛。稳先微发布的单通道、双通道、四通道产品能够满足车企的研发需求，同时将不断进行产品迭代和功能创新，和广大车企商业伙伴共同进步，共创具有开拓性意义的新智能汽车时代。

稳先微智能高边开关WS7系列的产品介绍

图 | 稳先微高边开关产品路线图

稳先微的智能高边开关WS7系列通过不同通道数对汽车进行控制、诊断与保护，驱动12V汽车的接地负载应用，并发挥先进的保护、诊断功能，包括可配置闭锁功能的过热关断保护、动态过温保护、负载过流保护、高精度比例负载电流检测、输出过载和对地短路警报以及对VCC短路诊断和OFF状态开路诊断等。整个智能高边开关系列产品可用于驱动车身控制域中的各种阻性、感性及容性负载的驱动，涵盖了车内饰灯、头尾灯、座椅和方向盘及后视镜加热、电磁阀、门锁、电机等多种应用场景。

选型与关键参数

• 单通道高边开关芯片WS型

• 双通道高边开关芯片WSD型

• 四通道高边开关芯片WSQ型

稳先微发挥产业链上下游整合优势，掌握先进的垂直BCD工艺平台、平面BCD工艺平台、UHV工艺平台和SGT功率器件平台，具备丰富的数模混合设计能力和先进的封装设计能力，推出高功率、高性能、高稳定性的能量链保护芯片解决方案，产品覆盖汽车电子、工业电源、高端消费电子领域。于2021年成立无锡汽车电子创新中心，组建高水平的汽车芯片研发团队，服务于16家头部Tier1和19家知名车企，获得客户的一致好评。

来源：西安稳先半导体

2024年3月13日 – 专注于引入新品的全球电子元器件和工业自动化产品授权代理商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开售Nexperia的NEX1000xUB电源IC。这些新型、省空间、可编程、高效率的双输出LCD偏压电源专为空间受限的应用而设计，可延长智能手机、平板电脑、虚拟现实 (VR) 头显设备和LCD模块的电池续航时间与视频显示寿命。

贸泽供应的Nexperia NEX1000xUB电源IC结合了LDO稳压器、集成式升压转换器和集成了有源输出放电功能的负电荷泵，采用小于标准晶圆级封装，尺寸为1.16mm × 1.96mm × 0.62mm、间距为0.4mm的WLCSP封装，具备可编程的电源效率。NEX1000xUB IC具有带可编程正负输出的I²C可编程非对称电压输出，双输出LCD偏压电流范围从80mA (NEX10000UB) 至220mA (NEX10001UB)。

NEX1000xUB IC具有内部补偿功能，两个输出仅需一个电感器。为了满足需要更长电池续航时间的TFT-LCD应用的低功耗需求，NEX1000xUB IC配备了内部升压转换器，可根据负载电流在连续导通模式 (CCM) 或脉冲频率调制模式 (PFM) 下工作，以实现更高的效率。此功能可降低器件耗电量，有助于延长其所使用的单芯锂离子、镍锂和锂聚合物电池的续航时间。这两款器件的输入电压范围为2.7V至5.0V，而且值得一提的是，它们可以提供出色的线路和负载瞬态响应。这些功能可减少输出纹波量，让图像更稳定，有助于延长LCD显示器的使用寿命。

如需进一步了解，请访问https://www.mouser.cn/new/nexperia/nexperia-nex10000ub-1ub-power-supply-ics/。

作为全球授权代理商，贸泽电子库存有极其丰富的半导体和电子元器件并支持随时发货™。贸泽旨在为客户供应全面认证的原厂产品，并提供全方位的制造商可追溯性。为帮助客户加速设计，贸泽网站提供了丰富的技术资源库，包括技术资源中心、产品数据手册、供应商特定参考设计、应用笔记、技术设计信息、工程工具以及其他有用的信息。

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关于贸泽电子 (Mouser Electronics)

贸泽电子隶属于伯克希尔哈撒韦集团 (Berkshire Hathaway) 公司旗下，是一家授权电子元器件代理商，专门致力于向设计工程师和采购人员提供各产品线制造商的新产品。作为一家全球代理商，我们的网站mouser.cn能够提供多语言和多货币交易支持，提供超过1200家品牌制造商的680多万种产品。我们通过遍布全球的28个客户支持中心，为客户提供无时差的本地化贴心服务，并支持使用当地货币结算。我们从占地9.3万平方米的全球配送中心，将产品运送至全球223个国家/地区、超过65万个顾客的手中。更多信息，敬请访问：https://www.mouser.cn。

关于Nexperia

Nexperia是分立器件、逻辑器件和MOSFET器件领域的全球知名企业，以前隶属于NXP Standard Products公司，极其重视效率，可大批量生产性能可靠稳定的半导体元件。该公司阵容丰富的产品组合符合汽车行业制定的严格标准。Nexperia制造厂所生产的小型封装，集出色的功率、热效率和一流的质量水平于一身。