应对5G测试挑战，NI凭“软”实力打“硬”仗
作者：毕晓东
发布日期：2018-04-20
2017年12月，3GPP对于5G Release15第一版本的签署，被业内视为5G商用进程中的里程碑事件。3GPP比原计划提前约半年完成此工作，也彰显了产业链各方对于5G推进的共同期望。进入2018年以来，运营商、设备商、终端厂商、芯片厂商等关于5G方面的新闻接踵而至。5G渐行渐近，5G商用的演进路线也日渐清晰。
作为5G发展过程中的重要环节，测试不可或缺。5G将为测试测量带来哪些挑战？将对测试厂商提出哪些新的需求？日前，EDI CON2018（电子设计创新大会）于北京举办，会议期间，NI（美国国家仪器）自动化测试市场副总裁Luke Schreier接受了本刊记者的专访，对于NI在5G测试方面的进展作了深入介绍。
NI（美国国家仪器）自动化测试市场副总裁Luke Schreier
5G带来的测试挑战
5G的发展，会对测试测量带来哪些挑战？这个问题的根源还在于5G相对于目前的4G网络，会有哪些应用场景的变化及新技术的引进。为大家所熟知的5G三大应用场景eMBB，mMTC 和 URLLC，带来的最直观需求是网络速率和低延迟性能的大幅提升，在目前众多与5G相关的技术中，毫米波技术以及Massive MIMO能够备受关注，也正是基于这样的原因。毫米波的引入也相应带来了测试方面的挑战。
Luke Schreier表示，5G测试有一个拓展，就是在毫米波的频段。毫米波的引进，进而会要求有相控阵，会在这个上面做波束成形与赋形技术。这造成了没有办法像以前那种传导性测试，新的测量对象是一个波束及阵列，有明确的定向性。在这个基础上有一些传导性的测试就不适用，所以才必须走到OTA(Over The Air)的这个范围内。而且在这个波束成形与赋形的这个领域里面，可能涉及到近场的测试以及远场的测试。远场的测试，通常会要求有一个很大的场地。
Luke Schreier表示，“此外，对于毫米波频段，大家还有很多的讨论，在70GHz-80 GHz以上的这个范围，其实人们对于信道以及信道对毫米波频段的影响，还没有了解得非常的透彻。所以这个信道怎么做测量？特性怎么样？我们还在摸索当中。这个是我们看到的5G技术的一些挑战。在同样的信道当中，对于新频段的波形，暂时还不知道我们测出来的结果，是不是具有重复性，会有很多的不确定性，这个是我们遇到的，或者说这个行业遇到的一些挑战。此外，在5G研究的原型阶段，还没有真正商用，很多设备被应用，共同协作的时候，怎么确保它有条不紊地合作起来，也是会面临的问题。”
5G NR NSA的发布对测试带来哪些影响？
2017年12月，3GPP 对于非独立组网5G新空口规范的发布引起了业内的广泛关注，这也是有关5G的第一个确定标准。这对测试厂商有哪些影响？
Luke Schreier表示，“去年年底，3GPP正式有了一个版本，就是在NSA的基础，利用一些4G的内核，在此基础上扩展5G的部分，才有第一个NSA的版本。第一步的确定，非常有助于我们看到之后5G发展具体的步骤，能够判断走到2020年是一个什么样子。对于我们测试公司来说，这个标准定下来之后，我们就知道下一步我们应该帮助我们的客户做哪些IP，在软件上做什么样的工作能帮助他们做这些设备的研制、测试。比如说像有一些IC已经开始设计起来了，有一些基站也已经开始设计起来了，我们就和客户一起来做这方面事情了。”
3GPP 确定的NSA 5G新空口规范对测试会带来哪些影响？对此，Luke Schreier表示，“5G NR NSA是基于现有4G核心网的基础上，频段都在6 GHz之下。6 GHz以下的测试，相对来说，可知的东西还是多一些，因为前面做的事情，都是在6 GHz以下的，比如说我们对信道的了解，都是比较成熟的。但是在新空口里面，可能频率会有一些变化，带宽明显变大了，因为5GHz的通信的带宽可能有一倍以上。现在5G增加一个协议，我们还要前向兼容。比如说我们做5G的NR的测试的话，波形是OFDM的，上行有一些调整。大的参数、电器特性以及阈值有一些调整。NI发布了一个产品软件叫RFmx，在这个上面，我们通过改软件来符合新的标准。新的标准相对原来的6 GHz以下的标准，只是改了一些编辑特性，阈值变了，带宽变大了。我们这个设备原来就是比较前瞻性的，提供了一个很大的带宽，就是为5G来服务的，这个基础上，我们硬件就是矢量信号收发仪，软件我们就是通过RFmx这样的一个软件去提供不同的一些小的调整，这个软件上的实现使得这个设备，不需要重新购买及升级。
NI在5G测试领域的优势
Luke Schreier表示，概括来说，NI的测试方案就是以软件为核心结合模块化硬件的平台化解决方案。随着新技术和新应用场景的引入，测试需求日趋复杂化。测试系统的灵活性、可扩展性、可复用性就显得越来越重要。NI所提供的以软件为核心的平台化解决方案则恰好能够满足用户的诉求。
Luke Schreier表示，以软件为核心的测试系统带给用户的价值只要体现在三个方面：降低客户测试成本；缩短测试时间；提高测试系统灵活性。5G由于新的应用场景和新技术的引入，使测试的复杂性和不确定度大幅提高。而相关标准由尚未完全确定，客户所进行的前瞻性的产品设计对测试系统灵活性的要求大大提高，软件为核心的测试方案在5G相关的测试中则能体现更大的优势。
NI所提供的以软件为核心的平台化测试方案既可以用在原型上，又可以用在测试上。Luke Schreier表示，“其实我们看到，现在5G测试有很多的挑战，希望是用统一的平台，如果原型阶段就用了这个设备，将来这个设备开始越来越多的时候，我们也能用同样的设备做测试，技术上把它难度变低，就是说从前面把技术复制过来，也希望能够在商业上能够降低这个成本，对造5G的芯片、设备的公司来说，能够降低更多的成本，更容易把5G推向商业化。 ”
5G完整标准尚在制定之中，如何保证公司技术及产品布局的前瞻性？Luke Schreier表示，NI与相关厂商及3GPP等保持着紧密的联系，确保相关标准公布后，NI能第一时间推出相关软件和IP，以满足用户测试需求。在硬件领域，NI现有VST等产品设计之初就保持了前瞻性及相应裕量，对于目前6GHz以下的测试需求能够完全满足。高频段毫米波的引入会带来新的测试设备需求，NI目前在此方面已进行相关投入，确保公司软硬件产品能够满足未来可能的测试需求。