从产品生态到产业生态，NI 5G新空口测试布局“再下一城”
时间：2018-07-12
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!”