大唐联仪牛纲:积极布局5G测试 助5G尽快商用

作者:黄海峰 责任编辑:耿鹏飞 2017.06.12 07:39 来源:通信世界全媒体

当前,4G已经进入成熟规模发展期,而前景广阔的5G才刚刚拉开帷幕。5G将给我们的工作和生活带来无限可能,让智慧城市、无人驾驶、关键医疗、物联网等领域的变革都指日可待。5G如何快速商用,得到业界高度关注。而测试测量是5G实现商用的关键环节,其影响贯穿了所有环节,尤其是在初期设备性能验证、网络互通等方面,测试工作可谓重中之重。

和4G时代不同,5G包括了三大业务场景,针对测试也提出了不同的测试要求,比如低时延、高可靠场景下网络性能测试,主要工作要求是在短帧结构下的信号分析和端到端时延测试,可靠性测试等。

如今,中国5G发展正进入关键的第二阶段——实验室性能测试阶段,多厂家及多场景网络性能测试、测试仪器仪表的性能提升等成为焦点。而且,目前系统厂商亟需完成5G新空口测试。

作为国内领先的通信仪表厂商,大唐联仪科技有限公司(以下简称“大唐联仪”,前身是大唐移动仪器仪表事业部)从2005年开始就投身测试仪表的研发,基于12年的深厚积累形成了终端协议一致性测试系统、终端综测仪和信号分析仪三大类产品,由此形成的基础研发平台也已经覆盖终端测试领域和通用电子测量领域。其专业能力得到运营商和设备厂商高度认可。

就5G时代测试面临的新挑战、如何应对挑战以及未来5G测试走向等话题,通信世界全媒体记者近期采访了大唐联仪总工程师牛纲。

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挑战:5G测试提出多个新需求

众所周知,3GPP定义了5G的三大场景,即eMBB(增强移动宽带)、URLLC(低时延、高可靠)和mMTC(大连接)。其中,eMBB场景主要包括3D/超高清视频等大流量移动宽带业务;mMTC主要包括大规模物联网业务;URLLC场景主要包括无人驾驶、工业自动化等需要低时延、高可靠连接的业务。

技术发展,测试先行。那么,5G到底比4G测试需求有哪些变化?对此,牛纲表示,5G的三大场景具有各自独特的要求,针对测试也提出不同的测试要求。eMBB主要测试需求是大带宽下的信号分析和吞吐量测试,URLLC测试需求主要是在短帧结构下的信号分析和时延测试,mMTC场景主要是海量用户的测试。

其中eMBB的测试难点是支持大带宽信号(100M~1GHz)的接收和信号分析,保持宽带信号接收的平坦度是仪表侧的重点。URLLC的测试难点是短帧结构,业界需要支持更大的子载波间隔以及自包含帧结构的上下行快速切换对信号影响的测试。mMTC的测试难点是海量用户的模拟以及针对不同用户匹配信道。

这些5G测试需求对测试仪器仪表提出了更高要求。牛纲介绍,目前5G测试主要集中在6GHz以下频段,对测试厂商的仪表要求,主要包括以下3方面:一是6GHz频段之下支持带宽至少100MHz信号的分析;二是灵活支持参数集和帧结构,5G的多种场景需要空口的参数集和帧结构可以灵活配置,对于测试仪表需要支持在不同参数集和帧结构场景下的空口指标测试;三是支持新型编译码方式,包括Polar和LDPC码的编码和译码功能等。

中国:5G测试步入快车道

当然,不同阶段的测试工作对测试厂商提出了不同需求,当前中国5G研发站在了世界前沿,在IMT-2020(5G)推进组推动下,我国5G进入实验室性能测试的第二阶段。

这个阶段被业界比喻成5G的“小学”阶段,目标是结合5G典型场景,针对5G概念样机开展单基站测试,评估不同厂商5G技术方案性能,支撑5G国际标准制定,引导芯片/仪表厂商积极参与,开展系统设备厂商与芯片/仪表厂商的多方对接测试,为培育5G产业链奠定基础。

据悉,第二阶段工作主要面向不同厂商的5G技术方案性能开展测试,不同场景的技术方案将基于统一的技术框架进行设计。测试频率主要面向6GHz以下低频,高频段测试作为可选。测试要求系统设备厂商至少完成连续广域覆盖场景和一种物联网场景试验样机性能测试,并且至少与一家芯片/仪表厂商完成对接测试。

就该阶段的进展,牛纲表示,目前大唐联仪已经完成与部分厂商的5G新空口测试,但后续依然面临挑战:多家厂商提出不同的5G关键技术,仪表需要同时兼容多种不同的5G关键技术,这是仪表研发中的一个巨大挑战。在完成功能测试后,后续的性能测试对仪表的处理能力也带来了很大的挑战。

大唐联仪针对这些挑战提出了应对性方案。牛纲介绍,针对兼容性挑战,大唐联仪推出内部模块化设计方案。对底层通用流程采用模块化设计,通过灵活排布功能应对上层差异性方案的需求;对上层接口推出参数化配置方案,针对不同厂商提出的不同的参数集和帧结构,仪表采用灵活可配置的方式适配。

而针对性能测试对仪表处理能力的挑战,大唐联仪推出如下应对方案提高处理速度:一是优化算法;二是优化处理流程和实现方式;三是通过部分功能转移处理器,将之前在通用处理器运行的部分功能模块转移到专用处理器DSP和FPGA。

实践:大唐联仪多措并举助力5G测试

事实上,5G测试包括较多内容,如多个频段测试、多天线并行测试等。在高于6GHz的频段部署5G的测试工作是否很困难?牛纲介绍,高频段测试确比低频段测试困难得多,主要体现在射频前端,需要提高在超大带宽以及超高速率条件下的测试性能。而针对上述影响,大唐联仪提出明确计划:对高频段进行射频性能测试,对高频的大带宽信号进行分析测试,对高频段下峰值速率进行测试。

针对多天线并行测试,牛纲介绍,多天线是5G主要关键技术之一,针对系统厂商提出单用户下行8流、上行4流的测试场景,大唐联仪单表可支持4独立通道、支持4流程数据测试,通过多表级联的方式,支持8流数据的测试。

目前很难仅通过一个或一套仪表来满足5G所有场景的测试要求。牛纲表示,5G的多场景、多关键技术决定5G测试的高复杂性,为保证大唐联仪在5G新空口的综测分析能力,大唐联仪正在积极研发5G信号分析仪、5G信号源、5G终端模拟器和5G终端综测仪等一系列5G测试仪表。

其中信号分析仪支持5G新空口信号的频谱分析和信号分析,5G信号源可以支持5G各种基带信号的发送,终端模拟器既可以支持单用户的5G功能和性能测试,也可以支持海量用户的模拟,5G终端综测仪支持终端的5G新空口综合测试,包括信令测试、射频信号测试、吞吐量测试和切换测试等。

据了解,大唐联仪通过多年积累,在测试仪表的可靠性和准确性方面提出了多种关键技术和提升措施,如采用滤波和低噪声放大;通过走线设计、链路仿真降低衰减影响;通过温度检测和控制保证射频信号精度;不断改良高精度测试算法并坚持严格的一致性检测。

未来:5G测试呈现三大趋势

谈及未来5G测试发展,牛纲表示,5G业务覆盖广泛,业务测试对仪表提出了更多的需求,大唐联仪认为5G仪表的新需求主要有3方面:一是为更好测试5G技术在不同应用场景的性能,需要提供针对5G业务的模拟;二是对于mMTC场景测试,需要海量用户的模拟,使用外置模拟器将变得不实际,如何在仪表内部实现区分不同用户的信道将会是5G仪表的新型需求;三是对于URLLC测试,需要在仪表中进行更小颗粒度和更精准的时间记录。

“5G现在已经崭露头角,大唐在5G上投入力度也很大,大唐联仪主要承担着高端仪器仪表的研发工作,目前已经建立了5G测试技术验证平台,并积极实践,将助力产业链在2020年实现5G成功商用。”牛纲最后表示。


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