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全面系统实作 5G验证的不简单任务
无线通讯的全新境界

【作者: 王岫晨】2016年06月30日 星期四

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毫无疑问,5G会让我们的无线网路,提升到一个全新的境界。但这一路上势必充满了各式各样的困难与挑战。研究人员不只需要满足各种无线资料传输速率的需求,还要找到网路延迟和回应速度等解决方案,同时把网路容量提高一千倍。此外,服务营运商也提出要求,相较于现有的基础设施,必须减少所消耗的能源。


这些复杂的挑战,该如何着手解决呢?答案就在于原型制作。更精确地说,是5G原型,而且还要能够让无线研究人员使用真实系统,在真实环境中证明实验的概念。只要运用得当,这些5G原型即可帮助企业打好基础,加快产品的上市速度。


系统实作是重要趋势

目前关于5G网路众说纷纭,3GPP等全球标准化机构最近开始致力于实现5G概念。 5G研究人员必须建立新架构,借此重新定义各个领域的现有标准,包括汽车、交通运输系统、制造产线、能源与医疗监测等。


为了做到这一点,研究人员正在采用新的设计方法,借此克服在随机​​存取网路中定义、开发与部署5G技术的诸多挑战。大部分的人都体认到,透过传统方法检验5G设备,既耗时又花费成本。因此,如果能在早期阶段建立一个原型并执行概念验证,即可加快商业化的脚步。专家也认为,可运作的实用原型,其实就是决定某个概念的成败关键。



图1
图1

国家仪器技术行销经理潘建安说,观察目前全球的5G发展现况,可以看到一个最重要的趋势,就是系统实做。过去在3G、4G时代,经常都是透过模拟的方式来进行。只要透过一套演算法、一个通讯架构,然后跑模拟,做出了图表,就可以送去协会进行讨论。


只不过,现在的国际氛围,已经逐渐迫使相关厂商,如果想要跨入5G这个市场,就必须要透过系统实做,并进行验证。目前国际间的5G发展趋势,已经走向系统实做的阶段。而从过去3G、​​4G时代大家习以为常的模拟方式,到了5G时代却必须被迫进行系统层级的实做,这也成为了5G最大的门槛。


也的确,目前许多开始投入5G系统开发的厂商纷纷认为,5G带给台湾最大的挑战,就在于如何把过去以理论及模拟为主的研究方法,导向为以实做,并进行系统层级验证的结果为主流。


创造、产生和分析原型信号

5G不论是频宽或是传输速率都将大幅增加,由于频谱资源有限,预期毫米波频段将会在5G发展中扮演重要的角色。


Alifecom总经理陈达庆说,5G对测试厂商来讲,可视为是能发挥所长的领域。因为5G要做的,不只是通讯,也不只是硬体,而是越来越大比重的系统层级考量。 5G其实是以服务为导向,来对网路的架构与系统做出最好的定义,并使无线通讯的应用更有效率。或许可以这么说,从3G到4G,只是通讯速度变快。但从4G到5G,则变成系统层面的挑战了。


目前市场预期,能在2020的东京奥运会,就推出5G的系统来进行实地测试。 Alifecom技术行销处长高淑华则认为,5G的发展,会分成高速与低速两种不同的需求与设计方向,但都是实现在同一个网路架构之下,去满足这些不同的服务模式。



图2
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是德科技行销处资深行销专案经理郭丁豪指出,从技术预测跳跃到实际部署,必须从创造、产生、和分析原型信号开始。目前业界还没有发表5G标准,因此也尚未定义实体层波形。虽然业界对于5G波形仍无共识,但是多载波滤波(FBMC)、通用滤波多载波(UFMC)以及正交分频多工(OFDM)波形都在候选名单中。


其他可能的选项还包括sub-6 GHz频率的波形,以及在微波和毫米波(mmWave)频段的波形,其频宽可能高达2 GHz。目前仍在研究中的各种波形、频率及频宽,为5G信号的产生与分析,带来各式各样新的测试挑战。


郭丁豪认为,克服这些挑战的关键在于,进行5G研究及先期测试时的灵活性。在评估初期概念和新的候选5G波形时,工程师必须具备执行假设(What-If)分析的能力。少了这项能力,将导致选择错误路径、或是直到开发后期才发现问题的风险升高,而开发后期的任何变更,都将耗费更多的代价与时间。


罗德史瓦兹应用支援经理陈飞宇认为,5G相关之技术层面非常广泛,从发展趋势来看,5G不论是频宽或是传输速率都将面临需求大幅增加的问题,在频谱资源有限的情况下,一般预期毫米波频段将会在5G发展中扮演重要的角色。


除此之外,通道量测、多天线MIMO技术、波束成形和IoT及其他衍生应用如车联网、智慧城市等,都将是伴随5G发展而来的趋势。


结语


图3
图3

事实上,5G提供了许多值得期待的全新可能,可透过更优异的连线效能,提高我们的生活品质,同时释放出庞大的经济价值。但是如果要确实享有这些好处,研究人员需要更快速的原型验证方法。传统的方法既耗时又昂贵,使得研发人员已经开始失去耐性了。


目前许多测试厂商纷纷推出更高效率的测试方法,例如平台式的设计方法,可提供快速开发的可能性,而机台式的测试方案,则可提供更高精确度的毫米波验证。面对5G测试,目前正是加入这波创新浪潮的最好时机,值得一同期待。


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