从原型验证看5G标准化：核心影响因素明晰与毫米波成大势所趋
移动通信技术通常以每10年的周期产生一次新的飞跃。从2000年3G开始，3G时代主要是应用在人与人之间的通讯;到了2010年4G LTE时代，主要是强调了人与物之间的连接;到2020年开启商用的5G，将会是强调万物互联的时代，这个生态圈就从原来的人人通讯扩展到机器设备之间的互联互通。
按照ITU所提出的愿景，5G开启万物互联时代需要满足增强的移动宽带、海量机器通信和高可靠低时延通信三种典型场景，不同的应用场景对于网络能力要求存在很大区别;根据3GPP标准组织研究规划，认为2016年启动R14阶段是5G新空口标准研究的最佳时间，2017年启动R15阶段5G标准工作项目，R16阶段以及以后将对5G标准进行完善增强，5G正不断向前稳步推进。
影响5G标准化实现的四大核心因素
毫无疑问，5G尚处于发展初期，但通信布网，测试先行，在过去一年的5G新空口R14阶段和今年的R15项目中，已过而立之年的美国国家仪器有限公司(NI)也在扮演5G先行者的角色，与设备商一道参与5G的标准立项和测试验证，并在3GPP组织的5G会议上有其一席之地。
NI中国地区市场开发经理姚远
日前，在第六届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2017产业和技术展望研讨会中，NI中国地区市场开发经理姚远表示，过去一年NB-IoT标准的冻结和华为polar码技术被3GPP认可，是5G标准化历程的重要一步，同时姚远也分享了影响到5G产业的四大观点。
第一，现阶段原型化是5G标准过程中非常重要的一个步骤。从2016年上半年开始，设备商就开始推出5G新空口的原型机，那怎么让5G原型化成为现实?姚远认为，软件无线电是非常重要的技术的实现手段。NI公司有一整套比较完整的做这个软件无线电原型化的工具，可以提供很好的IP，包括LTE、Wi-Fi软件的、硬件的物理层，是开源的，可以直接给到客户。客户在IP和Wi-Fi的基础上研究5G很多事情是不必重新去做，NI可以提供很好的原代码，同时硬件部分有提供包含RPGA以及各种IF、IO的接口提供高性价比的组成，加速5G产业不断向前推动。
第二，5G时代带宽最重要。5G将会带来一个非常好的数据体验，这个体验怎么实现?姚远表示，这就需要更高带宽，5G的发展就是一个带宽的发展史。从最早的90年代的GSM，它的数据只有9.6kbps，到最新的LTE，通过载波聚合的方式我们可以使用到100Mbps这样的数据，而到5G时代，我们希望给用户超过10Gbps的传输速率。在带宽测试方面，NI已经推出了第二代矢量信号收发仪，该款仪器是第二代基于软件设计的仪器，同时具备矢量信号的接收，矢量信号的发射、高速并/串型数字IO以及一块高性能FPGA芯片。为了应对未来对于高带宽的测试，这款仪器的接收和发送的瞬时带宽可以达到1GHz，并且灵活配置毫米波前端来进行毫米波测试。
第三，5G时代智能设备连接爆发式增长测试挑战加剧。根据ICT预测，到2020年将有超过五十个billion的设备被接入到移动互联网，这将是一个很大的数据。测试测量如何进行?姚远认为，这就需要用一个更加有平台化的方式去测试，NI提出的基于PXI平台的无线测试平台提供了一种“打破常规”的解决思路。一方面，在PXI平台上，可以更快享受到商业现成可用技术所带来的成本优势。另一方面，这种软件定义的模块化的解决方案具有极强的灵活性和可扩展性，可以很好的支持不断演进的通信标准。
第四，5G对低时延解决需求。随着5G的到来，5G生态在无人驾驶、工业物联网、医疗等方面的应用对时延的要求性更高，5G端到端的时延也将在微秒级别。
5G在R15项目的突破和测试的挑战
姚远先生除了分享影响到5G产业的四大观点外，在本届EEVIA年度中国ICT媒体论坛的间隙，与NI大区销售经理陈哲明一道接受《华强电子》的专访，聊一聊5G核心技术的测试和2017年5G产业的突破。
NI中国地区市场开发经理姚远(左)和NI大区销售经理陈哲明(右)
《华强电子》：2016年3GPP启动5G新空口R14项目已近尾声，R15项目也已开启，R14与R15的区别有哪些?预计今年R15项目会有哪些突破?
姚远：目前R14还没完全冻结，R14在通讯的历史中，提出了5G的构想，R14中确认了5G关键技术的应用。在3GPP推动下，众多标准组织成员一道认可了5G三个标准应用方向，从R14开始就正式进入到5G阶段。但5G的标准路线还在初期，5G之路也不能一蹴而就。
今年R15项目对5G的实现将会有很多技术方案的补充，而且R15将会是一个很大的突破，并不断完善R14定义的5G目标。与此同时，我认为R15会在新的毫米波频谱中会有一些突破，5G一旦采用毫米波频段其带来的应用优势不言而喻，而在R14中并没有很好地去定义毫米波，相信后面会有进一步的拓展。
陈哲明：R14预计在2017年3月-6月冻结，目前尚处于标准开放制定阶段，同时R15的项目工作已经展开，所以说R14和R15是处于重叠的过程。在过去一年的R14中定的两大应用我认为未来是比较好的前景。第一是NB-IoT，这个是在R14中开始制定并冻结的窄带物联网标准，预计在今年NB-IoT会有一个比较大的进展，因为2016年包括国内运营商、华为、中兴等厂商都已经有比较大的投入;第二是车联网的V2X，V2X也是R14中定义的标准，在CES 2017中，汽车厂商结合V2X的演示也不在少数，相信2017年随着V2X的标准冻结会有一些初步应用的展开。
《华强电子》：在5G的测试验证中，NI有哪些优势?
姚远：在5G测试的过程中，NI认为原型化可以提供非常好的软件定无线电的产品，灵活有效为产业链验证5G的相关测试。同时，不要看NI只是测试测量的厂商，其实在3GPP标准化会议里面，NI也是占据非常重要的席位来参与5G的标准化定制工作。所以我们是非常积极参与关于5G标准未来的讨论之中。想很多主推5G的设备厂商都有跟NI进行验证，并相互合作，把设备商主推的技术转化成实际上可以去应用的技术。
陈哲明：5G是一种新的技术，这种新技术要被业界所接受和采用是取决于哪些因素?是取决于这个技术本身的先进性，还是说这个技术有没有一个很好的生态系统去支持这个技术实行?NI觉得生态系统的支持是非常重要的。这样看来的话，可以发现有不少先例，比如在通讯领域，像WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入的成熟商业，我觉得5G在这方面除了本身技术先进之外，5G的生态系统对5G技术的支持也是非常重要的，而5G关键技术大规模天线和毫米波技术，以及5G生态系统在VR/AR、ADAS、工业物联网等相关应用，NI其实都有不少的投入，来助力5G的发展。
同时，NI在仪器测试的模块化方面存在优势，而模块化跟PXI平台化是相辅相成的，在5G系统设计的时候，当我们选择一个平台，在以后考虑到系统升级的时候，能够最大化的使用到之前的投资，模块化的优势就在这里。当我们把传统的台式仪器拆分之后，也可以看到模块化，像CPU的块板，根据摩尔定律，在经过18个月之后需要替换，有模块化的应用，只需要将CPU部分更换就可以达到最大效能。
《华强电子》：如今英特尔和高通已经发布基于28GHz的5G芯片，但28Ghz毫米波频段尚未确定，您是怎么看待英特尔和高通都选择28GHz的高频?
姚远：我认为英特尔和高通的5G芯片选取28GHz的频段不奇怪，因为2016年IEE对于频谱的应用有过划分，其中就包括毫米波的频段，而在许可之后的落实就在各国去进行，美国运营商Verizon就很快就提出5G新频谱的概念，并选择试点28GHz的毫米波频段，所以高通和英特尔发布28GHz的5G芯片也就不奇怪了。
陈哲明：通信标准领域的话语权是掌握在强者的手里。我们回看通信史，像在GSM时代，欧洲的老牌厂商诺基亚、爱立信的话语权是最大，而在GSM之后，欧洲的老牌贵族就开始没落了，在CDMA时代就是美国的高通快速崛起，现在支持28GHz的频段的英特尔和高通也是美国两家最大的芯片厂商，而在5G时代，我们也高兴看到中国的话语权开始体现出来，我们也希望未来中国在5G的标准制定中发出声音。
《华强电子》：那么这样看来，毫米波在5G中的应用是大势所趋吗?
姚远：毫米波一定是有其应有优势和可用之处，就看我们是不是有足够的技术手段来实现，当然从频谱的细分来看，从6GHz以下的频谱资源并没有剩多少，而符合高宽带的数字通信必然是另辟蹊径，所以毫米波的应用将会是大势所趋，但在移动终端的应用实现还需要时间。
陈哲明：看某项技术有没有发展前景，还是要回到我刚刚之前说的生态系统是否支持，目前我们看到毫米波的技术目前还是处于原型验证的阶段，那目前NI的毫米波平台也是在最近不断被业界厂商去做原型验证，厂商采用NI的毫米波这套验证核心是看重基带和射频头可以分开去灵活配置。所以说，众多厂商和研发机构肯定是看到了毫米波未来的应用空间和价值才会去积极推动并投入这项技术。
《华强电子》：那么毫米波频段的测试验证有哪些挑战?
陈哲明：我认为主要的挑战有两点，第一，它的数据量会比较大，这需要实时处理的数据量会很大，因为通常毫米波接到后面的带宽会比较宽;第二，对于需要基带的系统同时兼容不同的射频头，这就对系统兼容性提出了更高的要求，所以开放性就会很重要，而在现阶段原型验证的阶段，5G产业链的合作伙伴希望测试验证的系统越开放越好。
《华强电子》：5G采用毫米波频段将会使得芯片的设计更为复杂，天线数也会增多，NI目前有没有一些可供业界参考的方案?
陈哲明：目前在半导体芯片测试方面也是NI重点发展的领域，在半导体行业中NI算是后来者，但我们应用模块化平台的优势，也在IC射频通道数相当的PA中，NI在业界也是有优势的，而在5G芯片领域也是重点投入的方向。在芯片没有出来之前，我们还处于定义之中，我相信基于我们之前在原型验证(如massive mimo)上的经验，NI目前已经可以做到512通道的验证，并结合NI模块化的优势，相信NI会推出有市场竞争力的5G芯片测试方案。
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