不久前,国际电信标准组织 3GPP 批准了 5G Release 15(以下简称 R15)独立组网(SA,standalone )标准,加上 2017 年底通过的非独立组网(NSA,non-standalone)标准,至此 5G 新空口(NR,new radio)首发版本正式冻结并发布。结合 5G 在 2020 年正式商用的时间节点,当下第一阶段的完整版 5G 标准正式出台,标志着 5G 通信产业全面进入冲刺阶段。伴随而来,无论是半导体、网络基础设施、测试测量,还是软件、制造等领域的厂商,都在全力推出对应的解决方案以满足 5G 市场的需求。

 

在刚刚落下帷幕的第 22 次 GTI Workshop 上,测试测量行业翘楚 NI (美国国家仪器公司,National Instruments,简称 NI) 携手知名的 Skyworks Solutions 公司,共同展示了 Skyworks 的 5G 新空口设备及 5G 射频芯片测试方案,并利用 NI 软件定义的 PXI 平台,对 Sky5™(Skyworks 自主研发的统一平台)开发的产品进行测试,以实现革命性的 5G 应用。

 

覆盖 NSA 与 SA 双标,NI 助力 Skyworks 5G 新空口平台落地

 

“NI 在 5G 领域布局很早且投入巨大。从 2015 年开始,NI 即开展‘射频领先用户计划’,联手业界领先的企业一起探索 5G 相关的原型化与研究。” NI 公司自动化测试市场副总裁 Luke Schreier 对媒体表示,“NI 在与合作伙伴的探讨中碰撞产生了很多新的想法与构思,在切合 3GPP 标准协议的同时,利用 NI 平台的灵活性,真正落地到产业应用。比如此次 GTI Workshop 联手展示的 Sky5™平台,NI 领先的测试技术正助力 Skyworks,加速其 5G 应用的上市时间。”

 

图 1:NI 与 Skyworks 在 GTI Workshop 上携手展示 5G 测试

 

据介绍,此次面向 Sky5™的 NI 测试解决方案已全面支持 NSA 与 SA 标准,NI 软件定义的 PXI 平台能够快速验证集成产品的 RF 和 DC 性能,在硬件上结合 NI RF 矢量信号收发仪(VST)技术,提供高达 1 GHz 的瞬时带宽,并具有出色的直流测量性能。 因此,NI 可以满足 Sky5™平台广泛的 5G 新空口测试需求,包括测试载波聚合和宽带数字预失真(DPD)。

 

Luke Schreier 介绍说:“NI 提供的测试、测量工具契合 3GPP R15 标准的要求,并帮助整个产业快速适应市场的现状与发展。”NSA 架构是在原先 4G 网络的基础上进行升级,NI 已经实现通过更改软件的方式去适应这一个架构下的不同协议;而 SA 架构的好处则更显著,通过独立的 5G 核心网络,能够更好支持 5G 大带宽、低时延和大连接等各类业务,并可根据场景提供定制化服务,满足各类用户的业务需求。

 

“SA 架构赋能了 5G 应用场景更多的可能性,也为测试、测量带来了一定的挑战。”他补充道,“但是 NI 在整体产品策略上,很重要的一点优势是灵活,不论软件还是硬件。因此,NI 可以给客户提供一个非常开放的测试架构,给予不同的选项去实现不同的测试项目。这是 NI 倍受通信领域的客户、比如 Skyworks 青睐的原因!”

 

对此,一同接受媒体采访的 Skyworks 公司移动营销高级总监 Kevin Walsh 表示:“NI 拥有很强的测试能力,Skyworks 能够利用 NI 的 RF VST 来验证专为 5G 新空口应用开发的 Sky5™解决方案的性能。借助 NI PXI 平台,Skyworks 成功地验证了关键的性能基准,这在很大程度上加速了整个产品、系统的测试周期。”

 

Sub-6G 先行、毫米波随后,NI 产品布局生态轻松应对 5G 频谱挑战!

 

众多周知,频谱资源十分有限。频谱的选择在 5G 定义的过程中反复讨论,最终归于统一。在 5G 研究之初,许多人对 5G 使用毫米波的可能性充满了期待,因为毫米波的频段资源更为丰富。但目前业界的普遍共识是,移动终端的 5G 通信频谱在前期将集中在 sub-6GHz 频段。为了满足对 sub-6 GHz 5G 新空口应用的早期需求,半导体公司纷纷推出对应的解决方案,如 Skyworks 开发了完全集成的解决方案,其带宽高达 200 MHz,旨在支持移动终端的架构。

 

针对 Sub-6G 5G 新空口需求,NI 已经正式推出了参考测试解决方案,其关键组件是灵活的 NI-RFmx 新空口测量软件,可以根据客户需求,将不同的高性能 RF 测量硬件与之搭配,帮助客户在产品开发的多个阶段重复使用相同的仪器和测量设备,大大缩短了测试与产品上市周期。“Sub-6GHz 频谱的应用将率先在推出市场,同时 5G 新空口对射频前端提出了更高的射频指标要求,对产品的上市时间更为苛刻。NI 优秀的测试方案可以提供实验室验证到产线测试的巨大优势,这是 NI 十分自信的一点!” Luke Schreier 表示。

 

图 2:NI 正式推出面向 Sub-6G 5G 新空口的参考测试方案

 

他补充道, sub-6GHz 的部署在当下比较火热,NI 也看到一些垂直行业有所采用,于是推出了相应产品以满足市场需求。不仅如此,NI 推行生态化的整体产品布局,从实验室到产线、从软件到硬件,当然也涵盖了整个通讯频谱。在毫米波应用领域,NI 亦有很大的投入:除了软件的灵活性,工程师通过不同硬件的灵活搭配。纵向来看,通过板卡的增减,NI 测试方案能够实现不同频段的功能。另外,在 NI 的毫米波测试设备中,硬件架构包含了基带、中频以及射频毫米波等不同部分,通过替换不同的模块,工程师可以实现频段功能的横向拓展。

 

Luke Schreier 透露:“NI 在毫米波领域一直有很明确的方向,目前已经和一些行业领先厂商开展包括 28GHz、60GHz 等毫米波频段的通信系统测试。一旦毫米波标准协议正式确定冻结后,NI 即可将整个测试系统作为一个完整的方案提供给客户,并同时满足实验室认证与产线测试的需求。”同时,因为毫米波的天线很短,一般都集成在芯片上面,测试方案可以采用更便捷的系统级空口传输技术(Over-the-air,OTA),这有望成为 5G 生态系统的标准测试之一。

 

5G 合作生态不断完善,NI 如何倡导 ICT 产业“跨界”测试?

 

在 5G 通信领域,NI 正进一步扩充生态合作版图。据透露,NI 正与三星进行 5G 通信系统的相关外场测试。通过 NI 软件定义无线电平台模拟 5G 终端,实现测试用户设备(Test UE),NI 测试和三星的 IoDT(互操作性测试)包含 sub-6GHz 和毫米波频段。也将在最高性能级别上探索 5G NR 标准,在下行链路速率超过 3Gbps 的完整 2X2 MIMO 配置下利用全部可用带宽和最大数量的分量载波(8 个)。

 

当下 ICT 产业正处于变革期,在更多的应用领域,NI 面向人工智能、物联网、云技术以及自动驾驶等领域,也尝试了很多行业之间的跨界合作。Luke Schreier 说道:“即使从测试的角度来看, 5G 也并非仅仅囿于移动通信这一庞大的市场。事实上,5G 对各行各业的影响均十分深远,包括非常典型的汽车应用。NI 已经面向车联网和 ADAS 等相关应用推出一系列解决方案。”

 

5G 网络代表了新一代的变革,有望提供革命性的无限制体验,具有更快的数据、更低的延迟、随时随地即时访问以及数十亿个设备的容量。应对如此庞大的应用前景,测试系统的性能不仅要提高,其成本也需要降低。面对这样融合的行业趋势,NI 正积极地推动“跨界”测试:以汽车市场为例,汽车行业的关注点与通信行业截然不同,汽车行业的客户更偏向于关注系统的安全性是否充分保障。这表明测试系统更需要一个灵活的平台去应对不同的测试项目,去帮助客户在不同的行业进行切换。

 

“新的行业往往带来新的需求,这可能是前一个行业里从未遇到的挑战,这是 NI 观察到的重要变化,而以软件为中心的平台化方法则是解决这些挑战的渠道。”Luke Schreier 最后说道,“ICT 产业的融合是大势所趋,因此测试、测量技术的“跨界”也成为了必选项。NI 拥有广泛的测试解决方案与合作生态,不仅‘跨越’实验室验证到量产测试,更积极融入全行业的‘跨界’测试,致力于提供灵活的测试技术,全力加速 ICT 产业的创新!”

 

关于 NI

NI 以软件为中心的平台集成了模块化硬件和庞大的生态系统,助力工程师和科学家应对各种挑战。 这一久经验证的方法可让用户完全自主地定义所需的一切来加速测试测量和控制应用的系统设计。 NI 解决方案可帮助用户构建超出预期的高性能系统,快速适应需求的变化,最终改善人类的生活。