Die Herausforderungen der 5G-Technologie meistern

Die Welt, in der wir leben, wird mit dem technologischen Fortschritt jeden Tag stärker vernetzt. Das Forschungsunternehmen Gartner prognostiziert, dass es bis 2021 weltweit 25 Milliarden vernetzte Geräte geben wird. Damit diese Geräte optimal funktionieren, benötigen wir bessere und stärkere Datenquellen als die, auf die wir jetzt angewiesen sind. Hier kommt die 5G-Technologie ins Spiel.

5G, die fünfte Generation der drahtlosen Technologie, hat sich im letzten Jahr immer mehr verbreitet, aber es gibt noch viele Herausforderungen bei ihrer universellen Einführung. Zu diesen Herausforderungen gehört die Implementierung eines brandneuen Frequenzbereichs, der in großen, anspruchsvollen Umgebungen funktionieren muss. Es sind mehrere Redesigns erforderlich, und OEMs und Zulieferer müssen bereit sein, die 5G-Technologie zu übernehmen, sonst riskieren sie, zurückgelassen zu werden.

SIMULIA kann Lösungen für diese Probleme bieten, indem es vor allem OEMs und Zulieferern die Einführung der 5G-Technologie erleichtert. SIMULIA bietet umfassende Multiphysik-Simulationsfunktionen, High-Fidelity-Designexploration, robustes und konformes Early-Stage-Design und verkürzte Designzyklen. Diese Simulationstechnologie erleichtert auch das komplizierte Problem, einen völlig neuen Frequenzbereich hinzuzufügen, indem das 5G-System und die Komplexität der Umgebungen, in denen es betrieben wird, simuliert wird. Neue Anwendungen können virtuell erkundet werden, und für die Verwaltung von Daten wird digitale Kontinuität bereitgestellt.

Die Integration der neuen 5G-Technologie erfordert ein komplettes Redesign mit großen technischen Herausforderungen. Die Simulationstechnologie von SIMULIA kann auf mehrere Knoten skaliert werden, um parallele Designs zu untersuchen, und bietet automatisierte Workflows, Compliance-Prüfungen und KPI-Generierung. Es gewährleistet ein robustes Design auch bei mehreren Änderungen.

Drei wichtige Branchen, die von 5G betroffen sind, sind Hightech, Transport und Mobilität sowie Industrieausrüstung. In der High-Tech-Branche sind intelligente und vernetzte Geräte wie Mobiltelefone und Fitness-Tracker äußerst komplex zu entwerfen, wobei wichtige Komponenten wie Antennen, Leiterplatten und Chips alle einzeln sowie zusammen als Paket simuliert und getestet werden müssen. 5G beinhaltet noch mehr Hardware, was zu dichteren, dreidimensionaleren Leiterplatten führt, damit sie in den zugewiesenen Platz passen. Sie arbeiten auch mit einer höheren Frequenz und erfordern eine fortschrittliche 3D-Simulation, um Probleme wie Leistung und Signalintegrität zu lösen.

Großgeräte wie Antennen für Basisstationen können durch Ereignisse wie Erdbeben, Blitzschlag oder Wind leicht beschädigt werden. Die elektromagnetischen Simulationstools von SIMULIA wie die CST Studio Suite bieten hochgradig virtuelle Prototyping-Umgebungen, um sicherzustellen, dass Schutzmaßnahmen in der realen Welt funktionieren.

Wenn es um Konnektivität in Transport und Mobilität, d. h. elektrische und autonome Fahrzeuge, geht, stellen sich zahlreiche Fragen, wie zum Beispiel:

• Werden Vehicle-to-Everything (V2X)-Verbindungen in komplexen dynamischen Umgebungen zuverlässig sein?
• Welche Auswirkungen hat Verschmutzung auf Antennen und Sensoren?
• Funktionieren Kommunikationssysteme nach einem Absturz?
• Funktionieren alle elektronischen Systeme in Gegenwart des anderen?
• Wird das Kabelnetzwerk eine zuverlässige Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung ermöglichen?
• Sind elektronische Systeme auf 5G-Leistung ausgelegt?

All diese Fragen können mit Simulationen beantwortet werden, um sicherzustellen, dass Antennen und Sensoren optimal platziert sind und es keine Hochfrequenzstörungen zwischen den Fahrzeugsystemen gibt.

Die Welt der Industrieanlagen wird durch die Entwicklung intelligenter, vernetzter Fabriken verändert. Roboter, Maschinen und ganze Systeme werden miteinander kommunizieren, was 5G-Fähigkeiten erfordert – was wiederum bedeutet, dass Antennen und Sensoren eine große Rolle für die Funktionsfähigkeit der Fabrik spielen werden.

5G-Design ist kompliziert und hat viele potenzielle Fehlerquellen, aber Simulationen können verwendet werden, um sicherzustellen, dass diese empfindlichen, komplexen Systeme nicht ausfallen. Um mehr über 5G zu erfahren und wie Simulation dabei hilft, optimale, konforme Endprodukte zu entwickeln, besuchen Sie das eSeminar „5G – Designziele und Produktzeitpläne durch Simulation und Designexploration erreichen“. Es kann hier aufgerufen werden.