Очень конкретным примером является применение программного радио (Software Radio).В настоящее время в области беспроводной связи существуют следующие основные противоречия: во-первых, постоянно предлагаются новые системы и стандарты связи, сокращается жизненный цикл продуктов связи, растет стоимость разработки;Требования к взаимосвязи становятся все более и более жесткими;в-третьих, полоса частот более загружена, что требует более широкого использования полосы частот и защиты от помех.Программное радио реализует функции беспроводной и персональной связи в максимально возможной степени с помощью программного обеспечения и заменяет специализированные интегральные схемы программируемыми микросхемами DSP общего назначения и программируемыми логическими устройствами, так что содержание специального оборудования в системе уменьшается, а гибкость улучшена совместимость конструкции системы.гибкость и возможность модернизации.Например, стремительное развитие городского строительства приведет к ухудшению характеристик беспроводной сети.Хотя традиционные методы оптимизации сети могут улучшить производительность сети, трудно получить удовлетворительные результаты, несмотря на затраты большого количества человеческих и финансовых ресурсов.Используя программную радиотехнологию, производительность беспроводной сети можно контролировать в любое время, а сеть можно своевременно модернизировать, чтобы обеспечить оптимальную производительность сети.Очевидно, что программная радиотехнология нуждается в поддержке аппаратной платформы DSP с мощными возможностями цифровой обработки сигналов.Запуская различное программное обеспечение на чипе DSP, он поддерживает различные системы связи и улучшает совместимость и возможность обновления системы.Предполагается, что микросхемы DSP с возможностями параллельных вычислений с плавающей запятой заменят микросхемы DSP с фиксированной запятой для удовлетворения требований высокой точности, большого динамического диапазона, большой вычислительной нагрузки и все более сложной обработки данных в области связи.
Кроме того, существуют и другие протоколы беспроводной связи, такие как IEEE802.11, SWAP, IrDA, «Bluetooth» и другие технологии, обеспечивающие беспроводную связь для различных устройств, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, портативные информационные терминалы, портативные игровые автоматы и цифровые устройства. камеры.способ подключения интерфейса.
Еще одним заметным классом технологий беспроводного доступа является WLAN.Эта технология соединяет мобильные телефоны, КПК и ноутбуки и использует существующую сеть GSM или сеть CDMA с отличным покрытием для подключения их к Интернету, предоставляя пользователям услуги узкополосной передачи данных, такие как электронная почта и просмотр веб-страниц, в любое время и в любом месте.Большое количество цифровых бытовых устройств (таких как MP3, сетевые аудиоустройства по запросу и т. д.) также могут загружать информацию или осуществлять дистанционное управление таким образом.Основная сложность таких продуктов по-прежнему заключается в производительности и стоимости чипа.Если недорогой чип интегральной схемы не может быть решен, широкомасштабное продвижение продукта столкнется с огромными трудностями.
Интегральные схемы являются самыми ранними и наиболее широко используемыми в проводном коммуникационном оборудовании, таком как цифровые программно-управляемые коммутаторы, передающее оборудование оптической синхронной цифровой сети (SDH), маршрутизаторы, конференц-телевидение и защищенная связь.Большинство первых интегральных схем, предназначенных для конкретных коммуникационных приложений, были настроены в соответствии с требованиями системы.После многих лет разработки сегодняшние коммуникационные чипы ASIC начали лидировать в разработке коммуникационного оборудования.
Что касается высокоскоростных интерфейсов коммуникационного оборудования, таких как синхронизация кадров, коррекция ошибок, кадрирование, обработка информации о передаче и т. Д., Они были интегрированы в микросхему интегральной схемы.Например, обработка информации E1 на оборудовании SDH прошла путь от раннего чипа, поддерживающего 2 канала E1, до текущего чипа, поддерживающего 21 канал E1.Самостоятельно разработанный Datang Telecom набор микросхем SDH требует всего 5 VLSI для формирования полной системы STM-1, которая может выполнять мультиплексирование / десинхронизацию 63 каналов E1, обработку служебных данных POH, кросс-соединение, обработку служебных данных SOH и т. д., и Обеспечить 2 набора восходящей и нисходящей линии связи STM-1 одновременно.Сложная стойка, для которой изначально требовались десятки печатных плат, упрощается до одного диска, что значительно повышает надежность системы и снижает стоимость.
В области передачи данных раннее оборудование больше использовало режим разработки специализированных интегральных схем, таких как схемы SAR, используемые для разделения и объединения ячеек ATM, и сетевые процессоры, предназначенные для обработки пакетов протокола IP.Сегодня, будь то асинхронный режим передачи (ATM) или устройства на основе Ethernet, для их формирования используется все больше и больше высокоскоростных процессоров и специализированных интерфейсных микросхем.32-битный RISC - это основной высокопроизводительный процессор, используемый не только для обработки протоколов, преобразования сигналов и обработки различной полезной информации, но также все больше и больше используется для обработки информации об интерфейсе, роль платформы чипа все больше проявляется.Фактически, в современной разработке коммуникационного оборудования программное обеспечение заменило аппаратное обеспечение в качестве наиболее важного и критического компонента при разработке системы.На сегодняшний день нагрузка на программное обеспечение выросла с тривиальной до более чем 70%.Гибкая, высокопроизводительная, реконфигурируемая платформа SoC — это предмет, которого с нетерпением ждут и которому уделяют пристальное внимание в области связи.
Достижения в области интегральных схем внесли чрезвычайно важный вклад в устранение «узкого места» пропускной способности Интернета.Сегодня маршрутизаторы прошли путь от традиционных архитектур коммутации на основе шины (объединительной платы), пересылки пакетов программного обеспечения и централизованной обработки до архитектур коммутации на основе коммутационной фабрики, аппаратной пересылки пакетов и распределенной обработки.Базовые маршрутизаторы в прошлом начали перемещаться к краю сети, а базовые маршрутизаторы развиваются в направлении более высокой скорости и большей пропускной способности.С этим изменением вклад интегральных схем в сеть передачи данных будет постепенно смещаться к краю сети и к доступу.Повышение скорости магистральной сети передачи больше зависит от оптических технологий, особенно от внедрения интегральных оптических схем.
Роль интегральных схем в терминалах связи очевидна.Множество функций, малый размер и легкость, простота в эксплуатации и стильный внешний вид - это вечное стремление людей к терминалам мобильной связи.Простой и яркий человеко-машинный интерфейс, насыщенный цветной экран, богатый источник звука, одновременное получение различной информации и сверхнизкое энергопотребление являются основой успеха и конкурентного преимущества мобильных интернет-телефонов.Чтобы адаптироваться к сосуществованию нескольких поколений, портативные коммуникационные терминалы и базовые станции должны соответствовать «многорежимным» и «многодиапазонным», а именно так называемым «многорежимным» и «многочастотным».Очевидно, это приведет к усложнению конструкции чипов мобильных телефонов.Чип основной полосы частот многорежимного мобильного телефона, который можно использовать в сетях GSM, CDMA и 3G, должен поддерживать различные сигналы и протоколы, включая GSM, CDMA и 3G.Поскольку GSM, CDMA и 3G используют разные частотные ресурсы, многорежимным мобильным телефонам также требуется 2 или 3 радиочастотных канала для соответствия разным частотным диапазонам.Голосовые интерфейсы и интерфейсы передачи данных, такие как инфракрасный (ИК) и USB, также стали необходимым выбором.На сегодняшний день еще не вышло второе поколение коммерческих двухрежимных терминалов для мобильной связи, совместимых как с системами GSM, так и с CDMA.Одна из основных причин заключается в том, что микросхемы, используемые для таких многорежимных мобильных телефонов, еще не разработаны.Помимо технических трудностей, причиной также является высокая стоимость схемных микросхем из-за экспоненциально возрастающей сложности обработки информации.
Стоимость радиочастотной схемы и схемы обработки сигналов основной полосы частот составляет около 50–60% стоимости терминала мобильной связи.Это связано с тем, что радиочастотные цепи выше диапазона 2 ГГц обычно реализуются с использованием технологии арсенида галлия (GaAs).Устройства на основе GaAs трудно интегрировать с высокой плотностью, а пространство для значительного снижения затрат ограничено.Люди надеются использовать технологию CMOS для производства радиочастотных схем, чтобы добиться низкой стоимости и миниатюризации, в то время как процессоры радиочастотных и модулирующих сигналов могут быть интегрированы вместе для получения однокристального решения.Использование радиочастотных цепей в КМОП-технологии очень привлекательно для производителей оборудования.В последние два года крупные международные производители полупроводников ведут жесткую конкуренцию в этой области.
Существует множество способов изготовления ВЧ-схем с использованием КМОП-технологии, среди которых большое внимание привлекла кремниево-германиевая (SiGe) технология.Технология SiGe — это технология производства, которая добавляет несколько процессов на основе технологии CMOS, то есть на кремниевом материале формируется слой SiGe для увеличения частоты среза транзисторов.Транзисторы с высокой частотой среза и низким энергопотреблением могут быть реализованы на базе совместимого КМОП-процесса без крупных капиталовложений.В лице IBM многие полупроводниковые компании в мире успешно выпустили продукты, использующие технологию SiGe.Частота среза SiGe-устройств IBM, выпускаемых серийно, достигла 47 ГГц и, как ожидается, скоро достигнет 100 ГГц.
Пластиковые чипы, такие как OLED, также произведут новую революцию в коммуникационных терминалах.Усовершенствованные цветные пластиковые OLED-дисплеи должны заменить традиционные ЖК-дисплеи на мобильных телефонах, КПК и ноутбуках и стать стандартными дисплеями для мультимедийных терминалов.
С уменьшением размера интегральных схем и повышением уровня интеграции, особенно с появлением Интернета и требований к пропускной способности различных новых услуг, возникло много новых и сложных проблем.Проблема пропускной способности, возникающая при передаче ТВ, методом электричества решить нельзя ни в коем случае.В качестве другого примера, система SDH, основанная на обработке электрических сигналов, использует только 1% полосы пропускания оптоволокна, в то время как оборудование оптического мультиплексирования ввода-вывода (OADM) и оборудование оптического кросс-соединения (OXC), использующие концепцию полностью оптической сети, могут способности в полной мере.В результате ученые сосредоточились на исследованиях фотонных технологий, надеясь заменить электроны фотонами, чтобы реализовать хранение, обработку и передачу информации.
Свет имеет много преимуществ перед электричеством.Например, скорость передачи и ширина полосы света в оптических волокнах и других диэлектрических материалах намного больше, чем скорость передачи и ширина полосы пропускания электронов в металлах, а потери при передаче света в оптических волокнах намного меньше, чем потери электричества в металлах.потери и т.д. Однако управлять фотонами достаточно сложно.Это делает исследования и применение оптических устройств застойными, и трудно добиться значительного прогресса.В 1987 году была предложена концепция фотонного кристалла, которая показала людям новый механизм управления фотонами, который полностью отличался от прежнего механизма использования полного отражения для направления передачи света, и привнес новую жизненную силу в разработку и применение оптической связи. технологии.Жизненная сила, показывающая светлое будущее.
Нетрудно понять, что, если ожидается широкое использование фотонов в области связи, необходимо найти метод и подход, подобные реализации микроэлектронных чипов, для производства интегрированных микрофотонных чипов.Идеальным решением было бы использовать что-то, что может одновременно функционировать как зеркало, переключатель и волновод на крошечной платформе.
Области применения интегральных оптических схем многогранны.Помимо оптоволоконной связи, волоконно-оптические датчики, оптическая обработка информации и оптические компьютеры, принцип волноводной оптики, тонкопленочные оптические волноводные устройства и схемы также используются в других областях, таких как исследования в области материаловедения, оптические инструменты, спектроскопия.проникновение исследования.