5G带宽千倍提升,芯片测试如何出新?

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高通**研发总监、中国研发中心负责人侯纪磊

5G将是一个灵活的网络架构

5G的核心是要实现统一的设计框架。这个统一性主要体现在三个方面:首先是表现在高带宽上,调制方式继续使用与LTE相同的OFDM(正交频分复用技术)。其次是表现在多任务的服务上。5G会与其他无线传输方式同时连接,实现高可靠、高**。第三是表现在应用上。5G将是一个灵活的网络架构。在5G网络上,估计将有医疗健康、智能电表、自动驾驶、移动宽带等多种服务亮相。

在高带宽网络上,高通首先是关注基于OFDM的无线技术,同时在RF前端技术上也有很多储备。其次是着手搭建端到端的系统,进行严格的测试。*后是强调与产业链的结合。这包括与运营商、测试端、终端等厂商的互动。

在应用市场方面,虚拟现实(VR)将是一个非常重要的应用市场。虚拟现实技术是对物理世界的一种再现。

它的实现在通信层面有两种不同的模式:一种依赖本地环境,它对远距通信的依赖不是那么直接;另一种则需要超宽带、超高速、低延时的通信技术,对高速网络传输技术提出了更高的要求,未来将是拉动5G的重要应用。

从5G的生态链发展来看,5G发展的初期阶段肯定要跟4G一起共同演进。这一方面是因为5G本身有一个向前发展的过程,另一方面,从4G的角度看,LTE和LTE advance都会向前发展。

无论4G还是5G都应该是相互补充的。如此方能体现出多网络连接的优势。这对扩展应用、提高覆盖、改善用户体验有着直接的帮助。 (陈炳欣)

Intel无线标准与技术**科学家吴耕

开发FGPA支撑的5G试验平台

对于频谱,5G有了更高的要求。低频段适用于普通通话,高频段用来支持海量数据的物联网应用。从人人互通到物物互通,Intel对频率的研发已经从30GHz以下提高到30GHz以上。

当前阶段,发展5G要做好三件事情,一是要把移动宽带做得更好;二是技术方面的挑战要由业界一起来攻关;三是做好经营模式方面的转变,业界共同开发好5G产业。

对于Intel来说,5G不仅是个接口,也不仅仅是网络的演进,而是促进今后10年到20年信息产业的发展。

5G的设计面临诸多方面的挑战,包括Design ahead of spectrum allocation, Trial specs development before standards development等;在元器件等方面,也存在着一系列问题,如Components for high frequency bands,Modem architecture for peak rate/low latency等。为了解决这些技术问题,Intel开发了5G试验平台,它由Intel FPGA支撑,已经在今年的“2016世界移动通信大会”上进行了展示。下一步,Intel会把所有的基带集成到一颗芯片中。

未来的网络设备是怎么样的呢?今天做的网络切片,我们管它叫纵切片,是通过一个网络来支持不同行业。

在5G的后期,我们将会对网络进行横切片,它会产生出新一代的移动终端,每一个设备都将是一个移动网络,这将带动产业发展到一个新的水平。对于Intel来说,5G不仅是个空中接口,也不仅仅是网络的演进,它将在未来的10年到20年中极大改变人民的生活方式。 (赵 晨)

北京星河亮点技术股份有限公司副总裁徐国鑫

系统仿真的重要性将进一步提高

对测试行业来说,5G是一个很艰难的工作。大容量通信需要新的空中接口和新的网络结构,对比传统仪表测试,5G在高可靠、低延时上的要求提高了一个数量级。从仪表测试技术来看,可以把5G分成三大类:一是天线增强技术,二是波束成型,三是3D MIMO。这要求测试设备的体积更小,集成度更高。按照传统天线的接入技术是达不到要求的,一般需要通过空中接口、空中无线的方式进行测试,整个测试的理论、测试方法、测试仪器都是新的。

我们传统的网络结构都是星形结构,未来对D2D、V2X的测试却是另外一种结构。整个网络本身将会有一个大的改变,比如说现在提出的Cloud-RAN,还有SDN/NFV,都会带来新的需求。

D2D分两个方向,一个是跟基站的互联,另外是两个终端之间的互联。它需要两个方向的互联,从设备上说,既要仿真出基站的性能,也要仿真出终端的性能,还要仿真终端和基站之间的一个配合。对V2X也是一样,要仿真出来汽车和系统之间的交互,还要考虑车和人之间的交互,车和路之间的交互,还有车和车之间的交互,都要通过系统仿真出来。星河亮点希望是加上信道仿真器,能够把整个信道和它的行为全都给仿真出来,有一个定量的分析。

5G也会有不同的聚合方式,授权频段、非授权频段,还有未来的毫米波这些聚合也会对仪器仪表带来很高需求。星河亮点的解决方案就提供更多的端口,让用户任意组合。它来自不同的端口,可以调到不同的频率,可以调出不同的编码方式,模拟出一个聚合的情景出来。 (林美炳)

安立有限公司研发中心总监胡浩

基于可编程空口提供测试方案

NGMN定义的关于下一代无线通信的需求或场景,还有一些是现在的技术还无法满足的,包括随处可以达到宽带连接,超低延时的高可靠性通信,现在的技术可能还无法覆盖。所以,我们对5G的理解就是来满足这些还无法覆盖的无线通信的要求场景,同时,需要把以前能够支持的场景也融合进来。

从仪表的角度来说,5G引入的新技术对仪表来说是*多的,存在几个困难:

**,高频和低频同时存在,仪表测试支持要很宽的频谱范围。

**,在多天线并行测试的情况下,对于仪表硬件来说,多条通道需要多个分析仪模块,对于仪表行业来说,是比较大的挑战。

第三,D2D(Device to Device)技术的引入,新的空口方式或者新的协议栈都会被引入。

5G是三块合一的东西。**块是演进型的,从原来的单天线到现在大规模的MIMO。**块是软件定义空口,以前的空口基本上是固定的,5G的应用使得有时候空口的要**截然不同的甚至是矛盾的。第三块就是补充性的新技术,譬如机器通信,以适应低功耗的要求。

所以对于5G的测试来说,很难去定义一个或一套仪表,能够达到所有的测试要求。对于安立来说,会基于可编程的空口这样一个核心,用不同的测试方案来满足不同方面的测试需求。

那么未来5G的仪表会是怎么样的一个需求?对于终端测试,会要求在不同的制式之间移动,会要求能够支持多种射频接入方式。对于仪表来说,可能会设计多套射频单元,满足不同的频谱需求。对于维护测试,需要把无线和光纤这些测试融合在一起。 (侯 沁)

是德科技(中国)有限公司研发部**研发经理张海涛

测试要以应用场景为核心

5G覆盖了非常广泛的应用场景,对测试的需求也要以应用场景为核心。大致可以归纳为三个主要的测试场景:一是宽带无线接入应用场景,如虚拟现实、增强现实等业务;二是海量数据接入的应用场景,这种场景下,通信的对象从人扩展到机器和设备,也就是目前各方都在积极部署的IoT网络;三是Mission—Critical(关键性任务),比如车联网、工业机器人等。

5G技术发展路线分两种:一是在6GHz频段以下,基于现有LTE标准演进。在这一技术路线中,对测试仪表来说,可能更多是在现有LTE平台上演进,包括大带宽、新的波形、新的物理层以及LTE WIFI合成的测试。另一个是在6GHz以上,高频段毫米波和射频微波频段,需要重新为5G设计物理层和网络架构,带宽可以到2G或者更宽,Massive MIMO的数目更多。

如何为5G测试测量提供支持?我们有三点想法:**是测量科学。测量科学是测试测量厂家的安身立命之本,包括新的硬件测试平台的演进,测量算法和方案的研究。我们会提供EDA电子设计仿真、宽带信号分析测量手段、新的软件分析工具等。是德科技能提供从仿真设计到原型开发、器件开发的射频微波的测试测量解决方案,对于毫米波的器件测试,是德也有PNX等测量系统。

**提供测试测量的全套解决方案。随着5G的演进,对于测试的场景需求会非常复杂,以往单台仪表就能满足用户,将来是满足不了的。我们现在的想法是给用户提供更加完整的解决方案,包括我们现有成熟的软硬件产品,和为用户定制的硬件和集成软件产品,这样能够更好地适应5G用户特殊的测量需***德科技5G仿真和测量解决方案,包括毫米波、宽带信号生成和分析,物理层设计,MIMO、射频、微波和毫米波元器件和天线,以及高速数字和功率测量。

因为5G有其特殊性,是德科技希望在5G上能够跟各个厂家(包括运营商、系统设备企业、芯片企业、终端企业)和学术机构有更好的合作,更好地了解他们的需求,为他们定制整套测试解决方案,从而促进*终成熟的产品推出。 (连晓东)

思博伦通信**技术经理张小东

**对SDN/NFV测试的革新

5G*大的特点是高带宽。当前的移动数据量飞速增加。网络核心网已经达到100G,预计到2017年左右,400G平台会商用,目前400G的标准也在制定当中。对于5G来讲,*好的技术架构就是SDN/NFV——基于云计算的架构。SDN的**个优点是省钱,在部署网络的时候,抛弃了交换器、路由器;**个优点是不会被任何厂家锁定,可以灵活部署。NFV也具有同样的优点:一是省钱,二是快速部署,三是可弹性扩展以及高可靠性。SDN和NFV可以用到什么地方?一个网络基础架构的,移动的核心网,甚至到云的服务商,它的数据中心都可以使用SDN和NFV。

2015年和2016年,SDN/NFV技术特别受人关注,估计到2017年将可以进行大规模的商业化,预计到2020年75%的网络都变成软件定义驱动的网络。传统上,测试SDN/NFV通常会分为三个方向:**个方向是基准测试;**是功能管理,��安装测试、自动测试;第三是**和可靠性测试。

思博伦**了对SDN/NFV测试的革新。思博伦会在以下几个方面考虑:**会对NFV的网络进行测试,还可以进行SDN和交换机的测试,特别是可用性、便捷性的测试。测试是离不开标准的,思博伦会投入到整个标准的制定过程当中。在SDN方面,有SDN控制机测试,涵盖了功能、性能、容量、可靠性,还要去验证它的交互。

此外,思博伦还提供了大量虚拟化的测试手段,有基于网络性能的测试平台,有基于网络功能的,这些都是有虚拟化的平台。 (侯 沁)

罗德与施瓦茨公司技术经理Corbett Rowell

对MIMO测试的研究是5G重要方向

MIMO技术已经广泛应用于LTE、WLAN中,理论上,天线越多,频谱效率和传输可靠性就越高。作为近年来备受关注的技术之一,多天线技术经历了从无源到有源,从二维到三维(3D),从高阶MIMO到大规模天线阵列的发展,将有望实现频谱效率提升至十倍甚至更高,是目前5G技术重要的研究方向之一。

无线标准在演进过程中,对更高的数据速率有更多追求,在5G技术中,追求使用多载波波形,涉及微波频率、毫米波频率和更宽调制带宽,目前正在研究的波形包括OFDM、FBMC、UFMC。我们需要使物联网能与5G网络共存,使物联网以更大的规模进行部署,就需要使5G与4G等网络共存互联。 (陈炳欣)

展讯通信5G研发总监潘振岗

终端芯片厂更关注物理层核心技术

如今,大家每次看手机相关测试的时候,更多看到的是屏幕的大小、分辨率、电池、CPU的处理能力、GPU的处理能力,却很少有人测一下通信速率如何。通信作为5G的*基本功能,却不断被边缘化。

随着5G技术的发展,各种充满想象力的应用场景将不断涌现。而各种应用场景的不同技术需求,也给厂商提出了严峻的挑战。作为终端芯片厂商,展讯更关注物理层的核心技术。5G产业链各环节若想协同发展,上下游企业一定要坐下来认真交流,切不可各自去玩自己的系统设计。

展讯的目标是在5G时代能够成为终端芯片的**制造供应者。展讯将在2018年完成5G技术研发,着手开始产品研发。

未来,不管是软件定义空口也好,还是统一的空口也好,对于系统侧厂商来说,都有很多的方案能够提供灵活有效的可编程能力来实现。但是,可编程能力跟功耗往往是一个矛盾的关系,对于我们终端侧的实现来说,这简直是一个恶梦。 (赵 晨)

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