5G/6G 仿真：实现高效产品设计与认证的引擎

5G 通信系统承诺提供极高带宽连接、超可靠低延迟通信 (URLLC) 链路，实现实时通信与互动，并可实现小型局域网内大量设备的互联。5G 通信不仅为更多用户提供了更快的互联网访问，还为各行各业带来了全新的商业模式，包括支持增强型 IIoT（工业物联网）的智能制造、安全自动驾驶、远程手术等。

5G 设备制造商和网络基础设施提供商面临着一项艰巨任务：在短时间内、以可控成本交付卓越性能，同时又不能在合规性与安全标准上做任何妥协。投资于这些领域的公司也面临着重大技术挑战，许多工程问题仍未解决。

5G/6G 通信设备设计需要执行多物理场仿真

5G 通信链路在频率低于 6 GHz 和毫米波频率范围内无处不在，它们需要使用大规模 MIMO（多输入多输出）和天线阵列技术。这些技术既用于小型基站，也用于智能手机等用户设备。

为已高度集成的紧凑型设备增加对 5G 通信标准的支持，对工程师提出了巨大的挑战。他们必须提供创新的高性能解决方案，同时避免产生电磁兼容性或电磁干扰 (EMC/EMI) 问题，比如需要避免其他通信系统带来的灵敏度劣化问题。设备排列越密集，越需要额外关注热性能。在毫米波频率范围运行的部件需要更精细的机械公差。考虑到这些因素，工程师需要提供良好集成的多物理场和多领域产品设计来应对这些难题。

从早期概念探索到虚拟合规性测试，在设计流程的所有阶段进行跨物理场的准确 5G 仿真，这一点至关重要。达索系统旗下的 SIMULIA 提供了丰富的仿真技术产品组合，其中包含多物理场技术，可实现完整的 5G 系统设计。这些技术包括使用 Abaqus 进行机械、结构和应力分析，使用 CST Studio Suite 技术进行电磁仿真，以及用于热学、疲劳和系统仿真的其他工具。该技术由 3DEXPERIENCE 平台提供支持，可实现跨团队协作。尽管 5G 通信设计面临的挑战越来越大，但企业可以借助仿真按照自己的时间表和预算计划将有竞争力的产品推向市场。

从 5G 到 6G

作为 5G 的传承，6G 技术代表着移动网络的革命性飞跃，它预示着我们将在数据速率、延迟、连接规模和网络性能方面迎来重大突破。在向 6G 迈进的过程中，需要重点关注以下领域的进展：实现超高数据速率（可能达到每秒太比特）、显著降低瞬时响应延迟时间、支持物联网设备的大规模连接、探索更高的频段以增加容量、引入新的网络架构，以及集成先进的人工智能和机器学习技术来优化性能。此外，6G 旨在优先考虑可持续性和能源效率，同时提供更高的容量、可靠性和安全性。尽管面临着频谱可用性、技术进展和成本等方面的挑战，但向 6G 迈进的步伐不会停止，预计将在 2030 年代实现商业部署。

在这些开发阶段，仿真发挥着至关重要的作用。仿真让专家能够对支撑 6G 的复杂系统进行建模和测试，通过探索不同变量、预测系统行为并优化相关技术，从而有效降低风险、驱动创新并加速产品上市进程。

了解有关 6G 概念进展的更多信息

5G 电信基础设施

电信基础设施确保您的数据能被准确接收、高效传输并精准送达至接收方。在 5G 移动通信中，基础设施的入口由基站表示。基站通过天线阵列接收来自手机的信号。如果能够对天线阵列的安装性能以及与其他通信设备之间的干扰进行仿真和预测，则有助于确保持续连接性。

了解有关 5G 覆盖和信道仿真的更多信息

ADAS 与自动驾驶

高级驾驶辅助系统 (ADAS) 需全面感知周围环境，方能实现对车辆的安全控制。这里的周围环境涉及从车道标记和标志、路况、其他车辆、道路使用者和意外障碍物等信息。为此，汽车配备了一系列传感器，如摄像头、雷达、激光雷达测距系统、地理定位系统和其他设备。高速移动数据连接（例如强大的 5G）对于 ADAS 系统与互联网服务、智能道路基础设施、其他车辆和乘客设备的连接也至关重要。但是，需要注意的是，构成这些系统的组件很容易受到其他天线和电子设备的干扰，也很容易被灰尘和积雪等污染物影响，并且对放置的位置也很敏感。因此，在系统层面解决所有这些因素带来的问题对于设计安全可靠的 ADAS 和自动驾驶系统而言至关重要。

使用达索系统软件对 ADAS 与 AV 系统进行仿真

智能工厂和制造 IIoT

工业物联网 (IIoT) 和专用网络为工业的数字化转型提供了前所未有的连接和数据交换能力。IIoT 利用互联设备和传感器从工业设备中收集大量数据，这些数据经过分析后可用来提高效率、实现预测性维护，并推动创新服务。专用网络提供实时工业应用所需的专用带宽和低延迟通信，确保可靠和安全的数据传输。然而，在专用网络上开发和部署 IIoT 解决方案会带来重大挑战，包括复杂的集成、可扩展性和安全问题。工程师可以通过仿真准确地对 IIoT 环境和网络条件进行建模，从而帮助缓解这些问题。通过仿真，开发人员可以在实际部署之前在受控的虚拟环境中测试和改进他们的设计，这有助于缩短开发时间、节省成本并降低失败风险。此外，仿真有助于识别潜在的安全漏洞和性能瓶颈，确保 IIoT 解决方案的稳健性、安全性和可扩展性。

3DEXPERIENCE® 平台提供基于数据和模型的管理方法，帮助应对 5G 开发的复杂性，通过虚拟原型开发来降低引入 IIoT 的风险。

通过虚拟原型设计发现最佳的 5G 设计

可穿戴设备

智能手表和健身追踪器等可穿戴技术的发展面临着诸多挑战，包括小型化、能效、无缝连接以及天线设计和布局优化。仿真在解决这些问题中起着关键作用，使设计人员能够在制作实物之前，对原型进行虚拟调优。通过使用仿真，工程师可以确保可穿戴设备在互联环境中的电磁兼容性 (EMC)，实现无干扰操作。同时，对比吸收率 (SAR) 水平进行仿真检测，有助于将电磁场辐射控制在安全范围内。仿真还有助于设备的热管理。因此，仿真在可穿戴技术开发中至关重要，它可以在确保安全性、功能性和用户满意度的同时推动创新。

了解有关智能手表电容传感器的更多信息

客户案例研究

了解领先公司如何使用 SIMULIA 仿真解决方案来设计和优化互联通信系统。

5G 天线设计和仿真

天线设计和仿真在互联系统开发中发挥着关键作用，可确保设备能够在日益复杂的环境中进行有效通信。该流程涉及利用先进的电磁仿真来分析天线辐射方向图、阻抗和带宽。仿真有助于在构建物理原型之前优化特定应用（如移动通信、卫星网络等）的天线设计。通过尽早发现潜在的设计问题，仿真可以节省时间和资源，使工程师能够改进天线配置以满足严格的要求。

了解有关手机 5G 天线设计的更多信息

天线放置

天线放置是设计和部署互联系统的关键因素。任何给定的环境都可能会显著影响天线的辐射方向图，进而影响这些系统的性能。外壳、安装系统以及任何物体或形状都可能会改变无线电波的传播方式，从而影响信号强度和覆盖范围。高效的电磁仿真工具为分析平台对天线行为的影响提供了完善的帮助，使得在物理安装之前就能进行分析。通过对天线与其周围环境之间的相互作用进行仿真，设计人员可以优化天线的放置，以实现最佳的覆盖范围和性能。

了解有关天线放置的更多信息

覆盖范围仿真

互联系统的覆盖范围仿真是确保通信网络提供最佳性能的关键流程。根据应用领域的不同，环境可以是建筑物和车间的内部空间，也可以是工厂现场、城市和地区。高效的仿真工具使工程师和系统设计人员能够虚拟地绘制和测试波在这些不同环境中的传播情况。基于已安装天线的真实辐射特性，仿真会分析信号如何与物理结构、自然景观和大气条件相互作用。仿真可以预测信号薄弱区域或受干扰的区域，并确定放置天线和其他通信基础设施的最有效位置，从而确保覆盖范围全面且一致。通过使用此类仿真技术，网络规划人员可以显著提高互联系统的可靠性和有效性，最大限度地减少盲区，并优化所有目标区域中最终用户的连接性。

了解有关 5G 敏捷专用网络设计的更多信息

EMC/EMI 仿真

在当今的技术环境中，设备必须在相同的电磁频谱中无缝运行。电磁兼容性 (EMC) 和电磁干扰 (EMI) 仿真对于确保互联系统能够和谐共存且不产生有害干扰至关重要。先进的仿真工具使工程师能够在潜在的兼容性问题出现之前就识别并进行解决。仿真分析设备的电磁辐射并评估其对附近系统的影响，确保符合监管标准，并提供有效的屏蔽和过滤。采用这种主动策略，能够显著降低生产后进行昂贵修改的可能性，确保复杂技术系统的平稳运行。

了解有关电磁兼容性仿真的更多信息

认证

互联设备认证是安全性、性能和环境可持续性的重要基准。特定的认证，如 SAR（比吸收率）和 MPE（最大允许暴露量），可确保设备在电磁场暴露量的安全范围内运行，以保护用户安全。EMC（电磁兼容性）和 EMI（电磁干扰）认证可以证明设备能够在不干扰附近设备或不受干扰的情况下平稳运行。ESD（静电放电）认证可以证明设备在应对突发高压浪涌时所体现出的抗干扰能力，而诸如 IP67 和 IP68 标准等防水和防尘认证则可以证明设备对环境污染物的抵御能力。设备的坚固性和生态设计标准，包括新的 ESPR（欧洲可持续产品生态设计法规），可以评估产品的耐用性和对环境的影响。电池认证以 UN 38.3 和 UL 2054 等标准为指导，确保储能组件的安全性和可靠性。仿真有助于开发符合认证标准的互联设备。

了解有关 5G 智能手机 FCC 认证仿真的更多信息