制定5G標準、選擇技術路線只是問題的一方面，除此之外，降低延遲、開發5G應用仍有很長的路要走。

近日，媒體組織了一次討論5G面臨的挑戰和進展情況的活動，與會專家包括Helic的總裁兼首席執行官Yorgos Koutsoyannopoulos、Achronix戰略規劃和業務開發高級主管Mike Fitton、美國國家儀器公司高級產品營銷經理Sarah Yost和ANSYS產品管理總監Arvind Vel。

記者：5G所涉及的所有復雜性真的可以全部進行模擬和建模嗎？

Vel：我們都知道可以對天線進行模擬。基本上，你只要遵循麥克斯韋方程，就能試圖理解當電流流過一個電感時的行為。只要我們能以最有效的方式實質性地模擬天線，就可以解決任何電磁感應問題。現在唯一的瓶頸是計算時間，如果是一個64 x 64的天線陣列，就會面臨數百萬種不同的組合。你可以使用軟件來確定哪些組合最重要，但是由于時間原因，不可能嘗試去計算每一種組合。

Yost：我不認為模擬可以解決5G的復雜性問題。軟件定義無線電的切入點在于原型設計。為了理解5G的復雜性，你要構建一個系統并對其進行原型設計。通過組合軟件定義無線電，你可以獲得靈活的無線電，使用一顆可以實時運算的FPGA，你不再需要內置完整網絡的ASIC才可以開始測試。我們的實驗室中有一個64元素的天線陣列，我們可以通過FPGA查看并測試不同的算法。當天線移動時，最佳的波束跟蹤算法是什么？和前幾代通信技術相比，原型設計為5G添加了一層窺探路徑。在您必須把算法落實到IP或者半導體器件中之前，我們能夠通過原型設計了解算法的執行情況。它使你有機會建立一個更復雜的網絡，降低流片風險，縮短返工和重新設計的時間。

Vel：你提出了一個很好的觀點，但如果你要做一些原型設計，你就會喪失掉大量的領先時間。我們更加相信虛擬原型設計的做法。只要你可以構建一個物理模型，并且能夠虛擬地測試該模型，那么你就擁有了一個虛擬原型設計方案。幾十年來，我們一直在IC仿真方面采用這種做法。

Yost：這取決于你嘗試對哪一部分進行原型設計。如果只是天線本身，我們可以模擬最佳的波束模式設計方法。在28 GHz和39 GHz上我們沒有足夠好的模型。這時，相較于花費數年時間收集信道模型并通過軟件進行信道模擬，原型設計確實提供了一種更快的方式。其實這兩種方式根據不同的原因都很重要。

Fitton：模擬和原型設計在統一解決方案中都非常重要。你從在一個較低的層級上模擬起步，我看到很使用事物級模型-System C和TLM 2.0模型。為了了解清楚芯片是怎么工作的，雖然不需要時鐘周期精確的模型，但也必須有事物精確的模型。現在，您的開發人員可以在沒有把5G部署到FPGA或SoC上之前就開始為其編寫代碼。目前，每一個5G解決方案都基于FPGA，甚至在手機上也是如此，因為現在還沒有現成的芯片。但是，即便有現成的芯片，你也希望能夠強化某些具有關鍵靈活性的功能。每個人都會在方案中保留部分FPGA，以便他們可以修復bug并添加新功能。然后你把所有這些都結合在一起，以為下一代產品建模。我們通過這種方式發明了MCC（任務關鍵型通信）和URLLC（超可靠的低延遲通信），沒有這些新方案，5G永遠無法實現。

Koutsoyannopoulos：今天我們能夠非常有效且非常準確地設計64-天線陣列。問題在于我們怎么從天線這個較低的層級再向上延伸一級，我們必須從系統的角度看問題。我們應該繼續沿著這條道路 - 擴展我們的模型和模擬能力的方法論 - 考慮越來越多的影響。問題不在于天線的模型有多精確，因為它們本身已經非常準確了，問題在于系統使用這些天線時表現如何。我們肯定需要加快測試和原型周期。但是，原型設計和測試不應該作為設計周期的一部分。我們認為，通過使用工具，設計周期應該快速、有效，而測試周期應該在設計周期之后。現在，當我們將測試作為設計的一部分時，問題就出現了，我們最終把設計周期拉得非常長。

Yost：這取決于你怎么定義測試。我們不參與生產和制造，我們參與標準設計并提出算法。我們的可交付成果表現在知識產權或者專利上，而不是制造出來后需要進行測試的產品。設計原型的理論基礎在于，不用構建芯片組就可以使用原型級的系統級視圖了解所部署的應用。如何設計天線倒不是很重要，我們主要關注的是如何優化代碼，以匹配在天線上實施的算法，或者在制作芯片之前選擇好實際使用的波束模式，然后在真實環境中對其進行測試，以觀察哪種算法的效果最好。

記者：我們已經在5G上進行過多次升級迭代。第一代實際上更像是4.5G，它的頻段低于6 GHz，然后迭代到了下一代，最后是毫米波。這些都是不同的階段。從升級迭代的角度，我們現在到了哪一步了？迭代的速度有多快？

Fitton：從部署和頻譜的角度來看，這實際上取決于你在哪個國家和地區。現在每個人都聲稱他們的產品已經為5G做好了準備，這些聲明都很激進。中國的5G主要面向物聯網，他們在物聯網領域領先于其他任何國家，韓國也很積極，但是離真正的部署還需要很長時間。目前有很多關于毫米波的討論，但是使用模型才是真正根本性的變化。如果你想一想聯網汽車，它們會影響從信號到整個系統層面的一切東西。它會創造大量的機會，還會影響就業進而產生政治影響。

Vel：5G不是那種觀望性的超前技術。每個人都參與進來了，北美和中國是5G技術的最大投資者，歐洲排名第三。除非北美和中國都參與進來，歐洲是不會采用毫米波技術標準的。所有的主要參與者都需要和5G的新標準保持一致，如果這些人不合作，5G不可能成功。對所有公司而言，這并不是你死我活的競爭，所有人都有機會，最佳利益是合作制定5G標準并推動它的成功部署。

記者：這是一個完整生態系統的玩法，對吧？

Vel：對。這個生態系統包括從回程線路運營商到手機供應商，再到芯片和天線制造商。跨標準合作符合每個人的最佳利益，我認為，接下來三四年內，這種合作將如火如荼地展開。

Yost：我同意，推出過程將比較漫長。有些公司已經開始生產將在未來六個月到一年內上市的sub-6GHz的5G芯片。我們將在未來一到兩年內看到大規模MIMO技術的采用和實現更高的密度。殺手級應用的出現可能需要更長的時間，而且更加困難，但是我們會繼續取得進展。我采訪過的一家供應商表示，繼續對4G進行更多投資是沒有意義的，他們希望把資源投入到5G上。即便在中國，目前也有6GHz的獨立版本和非獨立版本。中國希望采用獨立標準，而不是這種半路標準。但是每個國家的情況都不同，有的地方可能比其他地方更快。由于存在多種原因，我們可能在未來10到20年內都不會實現聯網汽車，一種坐在一個面板前就能區分是否是自動駕駛的汽車。

Koutsoyannopoulos：也許到2019年或2020年，我們就會有包括4GHz頻段和28GHz頻段的新款手機，這將是對LTE的升級。屆時也會出現5G應用，支持更高帶寬。這可以成為我們開始測試利用這種帶寬的新型應用的墊腳石。也許從2020年到2023年，我們將會開始看到38-40GHz頻段的應用，再接著可能就是60GHz以上，我們將更清楚地理解大部分和汽車相關的應用和生態系統。不過，作為一個生態系統，我們尚未解決的最大問題，同時也是對標準和新型應用非常關鍵的問題在于延遲。現在，我們只對視頻會議等幾個應用的延遲問題很敏感，但是和5G的潛在應用相比，這些應用的數量是微不足道的。

Fitton：我完全同意這種說法。這也是為什么第二波應用需要更長時間的原因所在。我們已經把延遲從1毫秒降到了0.2毫秒，但是我們需要走得更遠。

Yost：如果你看一下波束從A點到B點再折返回來的物理特性，0.1毫秒就意味著100公里以上。為了降低延遲，你必須降低A點和B點之間的距離，因此我們現在必須部署大量的宏單元和小單元，并使用基礎設施將它們形成完整的系統。

Fitton：是的，單元密度更高，單元之間的距離更短。然后你需要把處理能力向邊緣節點轉移。對于自動駕駛或者其它應用來說，處理最好能夠在網絡邊緣完成。要使能這些5G應用，你必須進行一些邊緣計算，所以現在的發熱限制更加嚴苛。每個人都在使用精確浮點運算運行機器學習應用，但是如果由于功耗耗的限制無法這么做了，你怎么在邊緣節點上同時考慮功耗和運算速度實現這種應用，而不是僅考慮運算速度？