未来 5G 无线通信网络 将朝向分散、软件定义、云端赋能、商用现货 (COTS) 硬件，以及降低固定硬件支出及运营成本方向迈进；因为往来数据更繁杂、连接设备更多且强调实时性，加上＂增强型移动宽带＂(eMBB) 应用需试图从拥挤的 Sub-6GHz 以及易衰减的毫米波 (mmWave) 寻求可用频段，为 5G NR 的芯片测试上线 (bring-up)、射频 (RF) 整合、先期／后段合规性、运营商要求、制造及维修测试带来诸多课题。
5G 通信开发、测试，不能闭门造车
是德科技 (Keysight) 营销处资深营销项目经理郭丁豪统整 5G 开发挑战包括：新的波形产生与分析、大规模多输入多输出 (Massive MIMO)、波束成形 (Beamforming)、天线与电路设计验证，复杂的参数集 (Numerology) 分析、毫米波的使用，以及与现存通信的干扰。此外，如何从 4G 过渡到 5G？如何验证新的网络架构与功能？无线接取网络与核心网络扩充性？预先验证可能的移动设备兼容性？在在都是考验。显而易见，5G 生态系较过去更为复杂，组件／芯片、设备、网络接取、核心网络、数据中心和企业都是利益关系成员。
是德科技 (Keysight) 营销处资深营销项目经理郭丁豪统整 5G 开发挑战包括：新的波形产生与分析、大规模多输入多输出 (Massive MIMO)、波束成形 (Beamforming)、天线与电路设计验证，复杂的参数集 (Numerology) 分析、毫米波的使用，以及与现存通信的干扰。此外，如何从 4G 过渡到 5G？如何验证新的网络架构与功能？无线接取网络与核心网络扩充性？预先验证可能的移动设备兼容性？在在都是考验。显而易见，5G 生态系较过去更为复杂，组件／芯片、设备、网络接取、核心网络、数据中心和企业都是利益关系成员。
照片人物：是德科技营销处资深营销项目经理郭丁豪
从电子、光学及无线通信等物理层量测起家的是德科技，早年即预见此重大变革，积极展开并购、打造＂一站式＂端对端完整解决方案 (End-to-End Total Solution)。郭丁豪表示，收购 Ixia 公司后，补强了第二到第七层的测试、可见度与安全的产品线；而 Anite 团队的加入，则贯彻基地台到终端设备，从协议、设计验证阶段 (DVT) 到特定功能的测试工作。是德今年初与高通 (Qualcomm) 于 MWC 携手以 Snapdragon X50 5G 调制解调器芯片组搭配 Keysight 5G 协议研发工具套件和 5G 测试设备，成功展示 4 Gbps 下载速度，并率先推出 5G NR-ready 网络仿真方案。
网络仿真提高测试效率及经济性
＂5G NR-ready 网络仿真方案＂让生态成员得以透过交互式 5G 软件堆栈和工具建立通用的脚本引擎，打破不同部门／团队之间原本孤立而不相连的工作流程，避免无意义的来回折腾，提高测试效率及经济性。整体而言，用户设备 (UE) 与基地台之间的空中无线电通道，是 5G RF 发射器和接收器设计的最大变量。为在密集的频谱内寻求各种可行的载波频率，须建立信道效能的数学模型、定义新的 5G NR 标准并加以分析，而通道探量技术 (channel sounding) 正是深入了解通道的关键步骤，以实现 5G 预期的数据速率、频谱灵活性和超宽带宽。
＂5G NR-ready 网络仿真方案＂让生态成员得以透过交互式 5G 软件堆栈和工具建立通用的脚本引擎，打破不同部门／团队之间原本孤立而不相连的工作流程，避免无意义的来回折腾，提高测试效率及经济性。整体而言，用户设备 (UE) 与基地台之间的空中无线电通道，是 5G RF 发射器和接收器设计的最大变量。为在密集的频谱内寻求各种可行的载波频率，须建立信道效能的数学模型、定义新的 5G NR 标准并加以分析，而通道探量技术 (channel sounding) 正是深入了解通道的关键步骤，以实现 5G 预期的数据速率、频谱灵活性和超宽带宽。
图1：Keysight 完整解决方案能满足通信七层所需
资料来源：Keysight提供
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RF 发射器量测聚焦于：5G 波形特征、功率量测、误差向量幅度 (EVM)、频率精准度、频内发射及相邻通道泄漏功率比 (ACLR)，而接收器则关注灵敏度、最大输入水平及相邻通道选择性 (ACS)；在波束成形方面，天线的相位同调是最重要的，除此在波束追踪须尽力让＂扫动＂(sweeping) 的收／发能让信号同步、汇整成系统信息、随机接取信道／响应并回馈至系统。另由于 UE 的移动、旋转 (rotation) 和阻断 (blocking)，指向性波束应随时更新以维持总辐射功率 (TRP) 与用户设备的链接质量。麻烦的是，5G NR 需符合不同应用场景且横跨多个频段。
5G NR＂端对端设备工作流程＂测试方案
这意味着：开发者不可能以单一参数集包罗所有案例、须有多个部署选项。郭丁豪说明，5G 从先期的频谱研究，与信道模型建立、新波形的设计、数组天线与波束成形技术，是德不仅备有前期设计仿真软件，就信号产生与频谱分析，及随后原型机的测试验证，都提供了各阶段所需方案。当 5G 设备即将迈入市场，一般有常见的设备工作流程，客户的产品需开始验证协议，联机测试射频参数，再做功能性测试与数据传输量验证。为确保符合 3GPP 或电信业者的要求，将有一系列一致性测试与入库测试，这样便保证产品可以使用无虞。
这意味着：开发者不可能以单一参数集包罗所有案例、须有多个部署选项。郭丁豪说明，5G 从先期的频谱研究，与信道模型建立、新波形的设计、数组天线与波束成形技术，是德不仅备有前期设计仿真软件，就信号产生与频谱分析，及随后原型机的测试验证，都提供了各阶段所需方案。当 5G 设备即将迈入市场，一般有常见的设备工作流程，客户的产品需开始验证协议，联机测试射频参数，再做功能性测试与数据传输量验证。为确保符合 3GPP 或电信业者的要求，将有一系列一致性测试与入库测试，这样便保证产品可以使用无虞。
图2：Keysight 提供全流程 5G 量测方案
资料来源：Keysight提供
接下来，便是考虑如何以最低成本生产 5G 产品。是德科技针对这样的工作流程，实时的提供每一个阶段所需的测试方案，包含 5G 网络仿真解决方案，也就是过去所谓的基地台仿真器，但功能更全面。今年五月再推业界首套 5G NR 信道仿真器——PROPSIM F64，支持所有 5G NR 信号带宽、载波聚合 (CA) 机制，可提供 Massive MIMO 通道仿真和测试所需的最多通道数。它还支持新增 6 GHz 和毫米波频率的传导及空中传输 (OTA) 测试并整合最新通道建模工具，可实现使用者定义的 3D 空间情境并动态建模。
研发、认证、制造，＂PathWave＂全流程平台一气呵成
如此一来，芯片组、设备和网络设备制造商能在实验室模拟真实的 3D 衰减和干扰通道射频条件，以评估、验证 4G / 5G 基地台与多模移动设备的端对端系统效能，进而优化波束管理、数据传输速率和稳定性。是德科技这套完整的 5G 设备端对端工作流程测试解决方案，可让测试过程更有上下游一贯性与信心。有鉴于开发过程各单位面临的挑战比过往更多，是德将设计、测试、量测与分析集大成于一个＂PathWave＂软件平台，确保产品开发的一致性、准确性和量测整合性，加速从概念、制造到部署的产品开发周期。
如此一来，芯片组、设备和网络设备制造商能在实验室模拟真实的 3D 衰减和干扰通道射频条件，以评估、验证 4G / 5G 基地台与多模移动设备的端对端系统效能，进而优化波束管理、数据传输速率和稳定性。是德科技这套完整的 5G 设备端对端工作流程测试解决方案，可让测试过程更有上下游一贯性与信心。有鉴于开发过程各单位面临的挑战比过往更多，是德将设计、测试、量测与分析集大成于一个＂PathWave＂软件平台，确保产品开发的一致性、准确性和量测整合性，加速从概念、制造到部署的产品开发周期。
图3：＂PathWave＂平台可加速测试流程
资料来源：Keysight提供
资料来源：Keysight提供
＂PathWave＂提供开放式应用程序编程接口 (API)，让用户能自定义功能，便于整合他厂的软／硬件且易于扩充，且可在本机或云端处理工作流程的测试数据，随时、随需分配运算资源。它拥有强大分析工具，可加快除错并有效监控每个测试资源的利用率和健康状况，借助精准撷取、分析大数据，提高生产力和工作排程效率，与工业 4.0 精神契合。PathWave 为整个设计、测试和验证流程提供一套链接、互通的集成软件产品，并可快速重新配置，以实现业界最高效率的工作流程，让用户能确认新的硬件／软件可与现有硬件协作，以提高投资报酬率 (ROI)。
