5G знаменует собой смену поколений, которая окажет глубокое влияние на бизнес и потребителей по всему миру. Он обещает революционный неограниченный опыт с гораздо более быстрой передачей данных, более коротким временем отклика сети (меньшей задержкой), мгновенным доступом в любом месте и в любом месте и емкостью для миллиардов устройств. Мы говорим не только о том, чтобы быстрее загружать видео на телефон. В отличие от 3G и 4G, 5G стремится выйти далеко за пределы наших мобильных устройств и включить в приложения, затрагивающие все аспекты нашей жизни. От обеспечения промышленного Интернета вещей до обеспечения безопасности автономных транспортных средств, 5G изменит нашу жизнь так, как это трудно даже представить.«Через десять лет мы оглянемся назад и скажем, что 5G была одной из самых важных технологий в истории. Это делает возможным все то, что мы видим сегодня, будь то беспилотные автомобили, которые разговаривают друг с другом, или просто потрясающие впечатления от видео». — Патрик Мурхед, президент и главный аналитик Moor Insights and Strategy
Дорога к 5G
Орган по стандартизации 3GPP яростно движется к определению 5G, но настоящая работа только начинается. Компании, специализирующиеся на полупроводниках, сетевой инфраструктуре, облачных технологиях, программном обеспечении, производстве и технологиях тестирования, теперь должны проектировать, разрабатывать, тестировать и поставлять решения, использующие преимущества этих новых беспроводных возможностей. Это непростая задача.
В 5G используются новые технологии, такие как Massive MIMO и mmWave. Обе технологии используют несколько антенн и формирование луча, что является огромным отличием от текущих и предыдущих беспроводных архитектур. 5G также включает в себя новые механизмы управления беспроводной сетью, которые разделяют управление и данные, чтобы упростить концепцию нарезки сети, которая масштабирует уровень обслуживания для отдельного пользовательского устройства.
Кроме того, стандарты, предлагаемые для 5G, намного сложнее, чем стандарты 3G и 4G. 5G изменит наши сети, поэтому отрасль должна изменить способ проектирования, разработки и тестирования этих систем. Для разработки алгоритмов простого моделирования систем без какой-либо проверки в реальных условиях недостаточно, чтобы идея перешла от концепции к производству. Для тестирования традиционные методы, ориентированные на отдельный компонент, не смогут учесть общее влияние на систему.
Платформенный подход
Исследователи беспроводных технологий по всему миру быстро обнаружили, что единственный путь к успеху лежит через платформенный подход к 5G с программным обеспечением в основе. Nokia представила первый прототип mmWave 5G на частоте 73 ГГц и побила рекорд скорости передачи данных мобильного доступа с использованием спектра mmWave. Лундский университет разработал первый прототип Massive MIMO, а исследователи из Бристольского университета и Facebook расширили свои прототипы Massive MIMO, чтобы достичь беспрецедентных показателей эффективности использования спектра.
Эти прототипы систем уже сыграли важную роль в развитии технологии 5G. Платформенный подход к проектированию, используемый в этих примерах, использует все преимущества программно-определяемых радиостанций (SDR) для решения системных задач и сокращения времени до получения результатов. SDR для проектирования и прототипирования будут продолжать развиваться по мере изменения программного обеспечения. Мы даже можем представить более функциональные SDR с программным обеспечением, выходящим за пределы физического уровня, чтобы использовать обширную экосистему программного обеспечения с открытым исходным кодом. Это позволит исследователям обращаться как к верхним уровням, так и к сети, чтобы еще больше сократить время внедрения и разрушить разрозненный подход к проектированию.
Инновации 5G не ограничиваются дизайном
Решения для испытаний и измерений будут ключевыми в цикле коммерциализации. Тестовые системы должны выходить за пределы физического уровня, чтобы быстро и экономично тестировать эти новые многоантенные технологии с управляемыми/управляемыми лучами. Кроме того, эти системы должны работать с новыми устройствами, поддерживающими mmWave, с чрезвычайно широкой полосой пропускания. Эти тестовые решения должны быть не только способны тестировать важные параметры устройства, но и быть экономически эффективными, чтобы 5G мог реализовать свой потенциал и добиться широкого распространения.
С такими характеристиками 5G требует другого подхода к тестированию беспроводных устройств и систем. Например, беспроводное тестирование (OTA) на уровне системы должно стать стандартом в экосистеме 5G. Испытание OTA сопряжено с рядом проблем, но, пожалуй, самая сложная из них связана со средой, в которой должны сосуществовать испытательное оборудование и тестируемое устройство. Воздух — непредсказуемая среда, и сам канал меняется со временем и условиями окружающей среды. Инженеры по тестированию беспроводных сетей должны изолировать канал в сценарии OTA и контролировать устройство на основе каждого луча, чтобы эффективно «тестировать» устройство.
Кроме того, такие компании, как Intel, представили ранние модули фазированных антенных решеток с антенной, прикрепленной непосредственно к ВЧ-интерфейсу, чтобы минимизировать потери в системе. Поскольку доступ к устройству ограничен, испытательное оборудование должно повысить частоту до диапазонов миллиметровых волн и характеризовать ключевые показатели производительности луч за лучом.
Наконец, хотя пропускная способность является знакомой тестовой задачей, ожидается, что протестированная пропускная способность 5G увеличится в 50 раз по сравнению со стандартным каналом LTE. При такой полосе пропускания испытательные системы должны не только генерировать и получать сигналы с более широкой полосой пропускания, но и обрабатывать все эти данные в режиме реального времени.
Что дальше
Исследователи беспроводной связи приняли подход к проектированию платформы с использованием SDR, чтобы ускорить ранний этап исследований 5G, и они добились результата. Теперь поставщики тестовых решений должны сделать то же самое. 5G представляет собой изменение парадигмы, подобного которому мы никогда раньше не видели, и подход, основанный на платформе, является гибким и настраиваемым программным обеспечением и будет иметь важное значение для развития этой экосистемы.