C114讯 5月4日专稿（艾斯）全球5G技术的发展进程正在加速。一方面，一些领先运营商们已宣布将在今年推出预商用5G服务，另一方面，3GPP制定5G标准的时间表也已提前——5G NR标准将提前于2017年12月冻结，3GPP R15 5G标准预计将于2018年6月完成。而5G产业链的发展与成熟，不仅需要芯片厂商、设备厂商与电信运营商的通力合作，其中尤为重要的一环，则是来自于测试厂商对5G研发的参与和推动。
在5G领域中，研究人员需要合适的工具和技术来更快速设计和原型化他们的构想，进一步缩短上市和部署时间。美国国家仪器公司（NI）在近日的EDICON展会上，分别展出了NI毫米波硬件原型化平台和最新的LabVIEW Communication 2.0搭载LTE应用框架。实际上，NI在5G新波形、网络密集化、Massive MIMO和毫米波通信这四个5G技术方向上都已有成熟的硬件原型化平台。
“作为市场领导者，NI目前致力于积极参与5G前期的原型验证及研究，提供业界现阶段所需要的测试产品，并通过这样去了解他们未来量产化以后的测试需求。我们以基于平台的软件方法为基础，提供灵活的、极具弹性的解决方案，从而应对未来每一个阶段的未知需求。”NI射频及无线测试产品市场总监Jason White在接受C114中国通信网采访时这样表示。
图：NI中国射频及无线产品业务经理马国华、NI射频及无线测试产品市场总监Jason White、NI资深射频市场经理Alejandro Buritica和NI执行行销经理潘建安（从左至右顺序）
5G全新测试需求带来巨大挑战
NI认为，从4G向5G的演进中，一些测试需求并非革命性的，而是逐步演进的。其中包括4G、4.5G/LTE-A Pro中已采用的载波聚合技术，无疑未来会聚合更多的载波，而“载波聚合会需要越来越多的大带宽的测试需求是相当明确的”。另外，载波聚合里面还有inter band，就是频带与频带之间的带宽。
“举个例子，你有一个700MHz跟1900MHz或是2100MHz等跨频带之间的聚合需求，甚至会创造出两个载波之间间隔要高达900MHz的带宽。所以这对在仪器上会提出更大频宽的需求，这也是目前我们比较明确看到的。”NI资深射频市场经理Alejandro Buritica指出，一直到5G的正式标准确定下来，NI都会致力于在两件事情上：一个是软件上支持市场上最新发布的协议；二是确保NI的硬件能够满足市场对大带宽的需求以及对不同操作频段的需求。
同时，5G在频谱测试方面有两个侧重点，一个是6GHz以下的频谱，需要通过Massive MIMO等技术来更优化更有效使用6GHz以下的频谱。不过，Massive MIMO在带来了更好的多通道之间同步机制的同时，也带来了包括在Beamsteering（波束控制）和Beamforming（波束赋形）等方面的挑战。
另一个则是毫米波（6GHz以上频段）部分，NI将这部分测试细分为两块。其一是对毫米波建立大量通道模型，做信道测量，“主要是我们对毫米波的了解不像对6GHz以下频段那么多，我们需要建立通道模型来了解信号在各种环境下的衰减情况”。另外，毫米波频段还面临着要在成本、体积、功率三者之间达成较好平衡的挑战。
Jason White进一步解释道：“因为现在的silicon制程里面，毫米波的波长比较短，所以可以把天线集成在它们的IC上面，相应就产生了一些在功率上的问题。在过去，一个天线不容易被整只手完全覆盖，而新的IC因为做的非常微小，本身毫米波的衰减也更快，因为频率越高衰减越快，对于这块怎么在功率上面做调试——因为功率调试之后又不能太耗电，这都是目前存在的挑战。”
此外，NI还强调了OTA(Over The Air)在5G测试中的重要性，并表示未来会有更多的OTA测试而非传统的连线测试方式。
高弹性平台助力行业应对5G各阶段测试
NI中国射频及无线产品业务经理马国华在采访中表示，整个NI是以SDR为基础，从标准预研到实现产品化，在不同阶段给市场提供不同的选择，但里面的核心价值还是来自于其SDR的平台。NI提供的SDR平台可以使其客户进行Massive MIMO、Beamforming和Channel Sounding等多方面的灵活测试，无论是在6GHz以下频段还是毫米波频段。
“NI作为一个测试厂商，我们要确保我们的这个高弹性的平台具备四种能力，从而确保给我们客户带来最高的弹性，可以帮助他们节省投资，使他们不需要因为未来的任何改变再做重复的投资。”Jason White向我们强调。
这四种能力首先包括频谱/频率上的弹性。未来的网络运行频段并未确定，尽管现在美、日、韩等国的领先运营商都在进行28GHz试验，但是现在不断有新的频段测试需求出现，NI将继续确保硬件平台上的频率弹性。
其次是带宽方面的弹性。在Verizon制定的5G标准中提出了800MHz的带宽要求，而诺基亚此前提出的是2GHz的带宽。实际上，3GPP的标准制定也分为第一阶段和第二阶段，NI则是在硬件上面一次性可以满足到3GPP第二阶段上2GHz的带宽需求。
同时还要确保设备上处理演算法的计算能力。NI的PXI平台上搭载高速的FPGA，同时使用多核心的Intel Xeon处理器等，就是为了确保不管未来5G协议变得多复杂，NI都能够使用CPU的通用运算，或者是运用FPGA硬件的电路等级运算达成。
最后则是软件方面的弹性。因为未来的很多升级都将通过软件进行。正如Verizon希望未来5G正式标准确定后，只需要通过软件升级便可使其5G标准与3GPP标准进行兼容一样，“其实NI的平台上面也是如此，像原本我们的客户用的毫米波系统，上面运行的是诺基亚那套参考架构，现在同样的硬件只要代码换了一下就可以运行Verizon的5G标准。未来3GPP的5G标准出来后，我们也是同样的硬件，再换个软件的代码就可以运行”。
积极参与中国IMT-2020 5G实验进程
马国华向我们介绍，虽然目前整体上来说NI在中国市场没有直接和运营商进行研究合作，但是NI却在与国内多家主要电信设备厂商进行非常深入的合作。他表示，中国的5G试验重点有两个，第一个挑战是怎么设立标准，第二则是中国的设备厂商参与各种现场试验。
在这些现场试验里面，NI会提供自己SDR的平台，客户直接用SDR平台模拟大规模的用户访问，然后模拟各种多用户应用的场景，甚至包括Massive MIMO的场景，这样就能够看到它的一个系统性能。
“可能我们有一天看到有报道称中国在6GHz以下频段上的5G试运营达到了多少G的吞吐量，但是显然现在没有真实的终端，但它的基站是有一些原型的，里面的一些核心平台性的东西是NI来做提供的。所以NI是在这里面提供了整个SDR平台，能够让客户快速把它的协议标准直接到现场去运行部署，然后收集更多的数据，不断的往下推进，这是今年会面对的主要挑战。”
到了明年，足够的数据收集会使一些标准慢慢明晰下来，从而产生第一代的一些产品。如果从RF IC角度来看，需要做第一代的产品时，就需要一些简单的产品测试，那么NI的射频硬件也会组合进来。
当时间推移至2020年，当这些产品需要规模量产时，就需要具有成本效应，那么对应于NI的射频硬件还有NI其他整体的自动化，可以组成一个非常积极的效应，而且是非常有吸引力的解决方案。
“从部署到生产，这就是整个NI如何在参与中国的5G的进程。无论是诺基亚，还是中国最领先的设备厂商，他们都在使用NI的平台来进行实验，收集各种数据，从而去建立标准，这也就是NI平台可做的贡献。NI不是一个传统的测试测量供应商，我们在坚定地走我们自己的SDR平台这条道路。”马国华指出。 
