不久前，國際電信標準組織3GPP批準了5G Release 15(以下簡稱R15)獨立組網(SA，standalone )標準，加上2017年底通過的非獨立組網(NSA，non-standalone)標準，至此5G新空口(NR，new radio)首發版本正式凍結并發布。結合5G在2020年正式商用的時間節點，當下第一階段的完整版5G標準正式出臺，標志著5G通信產業全面進入沖刺階段。伴隨而來，無論是半導體、網絡基礎設施、測試測量，還是軟件、制造等領域的廠商，都在全力推出對應的解決方案以滿足5G市場的需求。
在剛剛落下帷幕的第22次GTI Workshop上，測試測量行業翹楚NI (美國國家儀器公司，National Instruments，簡稱NI) 攜手知名的Skyworks Solutions公司，共同展示了Skyworks的5G新空口設備及5G 射頻芯片測試方案，并利用NI 軟件定義的PXI 平臺，對Sky5?(Skyworks自主研發的統一平臺)開發的產品進行測試，以實現革命性的5G應用。
覆蓋NSA與SA雙標，NI助力Skyworks 5G 新空口平臺落地
“NI在5G領域布局很早且投入巨大。從2015年開始，NI即開展‘射頻領先用戶計劃’，聯手業界領先的企業一起探索5G相關的原型化與研究。” NI公司自動化測試市場副總裁Luke Schreier對媒體表示，“NI在與合作伙伴的探討中碰撞產生了很多新的想法與構思，在切合3GPP標準協議的同時，利用NI平臺的靈活性，真正落地到產業應用。比如此次GTI Workshop聯手展示的Sky5?平臺，NI領先的測試技術正助力Skyworks，加速其5G應用的上市時間。”
圖1：NI與Skyworks在GTI Workshop上攜手展示5G測試
據介紹，此次面向Sky5?的NI測試解決方案已全面支持NSA 與SA標準，NI軟件定義的PXI平臺能夠快速驗證集成產品的RF和DC性能，在硬件上結合NI RF矢量信號收發儀(VST)技術，提供高達1 GHz的瞬時帶寬，并具有出色的直流測量性能。 因此，NI可以滿足Sky5?平臺廣泛的5G新空口測試需求，包括測試載波聚合和寬帶數字預失真(DPD)。
Luke Schreier介紹說：“NI提供的測試、測量工具契合3GPP R15標準的要求，并幫助整個產業快速適應市場的現狀與發展。”NSA架構是在原先4G網絡的基礎上進行升級，NI已經實現通過更改軟件的方式去適應這一個架構下的不同協議;而SA架構的好處則更顯著，通過獨立的5G核心網絡，能夠更好支持5G大帶寬、低時延和大連接等各類業務，并可根據場景提供定制化服務，滿足各類用戶的業務需求。
“SA架構賦能了5G應用場景更多的可能性，也為測試、測量帶來了一定的挑戰。”他補充道，“但是NI在整體產品策略上，很重要的一點優勢是靈活，不論軟件還是硬件。因此，NI可以給客戶提供一個非常開放的測試架構，給予不同的選項去實現不同的測試項目。這是NI倍受通信領域的客戶、比如Skyworks青睞的原因!”
對此，一同接受媒體采訪的Skyworks公司移動營銷高級總監Kevin Walsh表示：“NI擁有很強的測試能力，Skyworks能夠利用NI的RF VST來驗證專為5G新空口應用開發的Sky5?解決方案的性能。借助NI PXI平臺，Skyworks成功地驗證了關鍵的性能基準，這在很大程度上加速了整個產品、系統的測試周期。”
Sub-6G先行、毫米波隨后，NI產品布局生態輕松應對5G頻譜挑戰!
眾多周知，頻譜資源十分有限。頻譜的選擇在5G定義的過程中反復討論，最終歸于統一。在5G研究之初，許多人對5G使用毫米波的可能性充滿了期待，因為毫米波的頻段資源更為豐富。但目前業界的普遍共識是，移動終端的5G通信頻譜在前期將集中在sub-6GHz頻段。為了滿足對sub-6 GHz 5G新空口應用的早期需求，半導體公司紛紛推出對應的解決方案，如Skyworks開發了完全集成的解決方案，其帶寬高達200 MHz，旨在支持移動終端的架構。
針對Sub-6G 5G新空口需求，NI已經正式推出了參考測試解決方案，其關鍵組件是靈活的NI-RFmx新空口測量軟件，可以根據客戶需求，將不同的高性能RF測量硬件與之搭配，幫助客戶在產品開發的多個階段重復使用相同的儀器和測量設備，大大縮短了測試與產品上市周期。“Sub-6GHz頻譜的應用將率先在推出市場，同時5G新空口對射頻前端提出了更高的射頻指標要求，對產品的上市時間更為苛刻。NI優秀的測試方案可以提供實驗室驗證到產線測試的巨大優勢，這是NI十分自信的一點!” Luke Schreier表示。
圖2：NI正式推出面向Sub-6G 5G新空口的參考測試方案
他補充道， sub-6GHz的部署在當下比較火熱，NI也看到一些垂直行業有所采用，于是推出了相應產品以滿足市場需求。不僅如此，NI推行生態化的整體產品布局，從實驗室到產線、從軟件到硬件，當然也涵蓋了整個通訊頻譜。在毫米波應用領域，NI亦有很大的投入：除了軟件的靈活性，工程師通過不同硬件的靈活搭配。縱向來看，通過板卡的增減，NI測試方案能夠實現不同頻段的功能。另外，在NI的毫米波測試設備中，硬件架構包含了基帶、中頻以及射頻毫米波等不同部分，通過替換不同的模塊，工程師可以實現頻段功能的橫向拓展。
Luke Schreier透露：“NI在毫米波領域一直有很明確的方向，目前已經和一些行業領先廠商開展包括28GHz、60GHz等毫米波頻段的通信系統測試。一旦毫米波標準協議正式確定凍結后，NI即可將整個測試系統作為一個完整的方案提供給客戶，并同時滿足實驗室認證與產線測試的需求。”同時，因為毫米波的天線很短，一般都集成在芯片上面，測試方案可以采用更便捷的系統級空口傳輸技術(Over-the-air，OTA)，這有望成為5G生態系統的標準測試之一。
5G合作生態不斷完善，NI如何倡導ICT產業“跨界”測試?
在5G通信領域，NI正進一步擴充生態合作版圖。據透露，NI正與三星進行5G通信系統的相關外場測試。通過NI軟件定義無線電平臺模擬5G終端，實現測試用戶設備(Test UE)，NI測試和三星的IoDT(互操作性測試)包含sub-6GHz和毫米波頻段。也將在最高性能級別上探索5G NR標準，在下行鏈路速率超過3Gbps的完整2X2 MIMO配置下利用全部可用帶寬和最大數量的分量載波(8個)。
當下ICT產業正處于變革期，在更多的應用領域，NI面向人工智能、物聯網、云技術以及自動駕駛等領域，也嘗試了很多行業之間的跨界合作。Luke Schreier說道：“即使從測試的角度來看， 5G也并非僅僅囿于移動通信這一龐大的市場。事實上，5G對各行各業的影響均十分深遠，包括非常典型的汽車應用。NI已經面向車聯網和ADAS等相關應用推出一系列解決方案。”
5G網絡代表了新一代的變革，有望提供革命性的無限制體驗，具有更快的數據、更低的延遲、隨時隨地即時訪問以及數十億個設備的容量。應對如此龐大的應用前景，測試系統的性能不僅要提高，其成本也需要降低。面對這樣融合的行業趨勢，NI正積極地推動“跨界”測試：以汽車市場為例，汽車行業的關注點與通信行業截然不同，汽車行業的客戶更偏向于關注系統的安全性是否充分保障。這表明測試系統更需要一個靈活的平臺去應對不同的測試項目，去幫助客戶在不同的行業進行切換。
“新的行業往往帶來新的需求，這可能是前一個行業里從未遇到的挑戰，這是NI觀察到的重要變化，而以軟件為中心的平臺化方法則是解決這些挑戰的渠道。”Luke Schreier最后說道，“ICT產業的融合是大勢所趨，因此測試、測量技術的“跨界”也成為了必選項。NI擁有廣泛的測試解決方案與合作生態，不僅‘跨越’實驗室驗證到量產測試，更積極融入全行業的‘跨界’測試，致力于提供靈活的測試技術，全力加速ICT產業的創新!”