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5G 通信不只是芯片&电信设备供货商的事!

时间:2018-08-16 16:36来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
Keysight 为全新生态系,搭建全流程量测平台
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。
 
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。
 
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
 
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。
 

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。
 
图3:"PathWave"平台可加速测试流程
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)。

 

(责任编辑:helen)
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