【5G技术】测试5G：机遇与挑战并存

Roger Nichols
Keysight Technologies Inc.5G项目的项目经理

Roger Nichols是Keysight Technologies Inc.公司5G项目的项目经理，该公司提供测试和测量服务。他在接受《SMT007杂志》采访时，探讨了5G技术带来的机遇和电子品制造商在迎接5G技术时会遇到的众多挑战，以及他们如何帮助行业解决这些问题。

Stephen Las Marias: 能简要介绍5G吗？。它和4G技术有什么不同？它可以应用到哪些其他领域？

Roger Nichols: 5G愿景包括以下要素：为人群提供卓越的服务、惊人的速度、无处不在的通讯，可靠性极强的实时通信，以及对用户来说最佳的服务。这是METIS（2020信息社会移动与无线通信推动者）项目在2013年提出的概念，一直沿用至今。对该愿景的最佳解读就是我们以后的网络不仅可以更快、实时性更强，而且可靠性非常高，能处理当今网络无法处理的商业模式和应用。

其目标不仅仅是要实现超快的数据连接速度、超高的可靠性或低延迟连接——例如对于基于视频的增强现实——或是能将不断快速增多的设备连入网络；还要创造一个可以利用虚拟化技术的网络结构。这意味着未来的网络不仅非常灵活，还可以为不同用户“分割”成不同的功能——而该功能不会受到客户实际位置的影响。

Las Marias:5G会给电子组装行业带来什么样的影响？

Nichols:电子组装行业已经见证了速度和线路密度的需求发生了惊人的改变。便携性、功耗减小和多样化功能集成的需求推动着产品的微型化，而速度和电路密度的要求进一步促进了产品的微型化。移动通讯行业对便携设备提出了增加防水和防摔的需求——这些需求会让设备的组装变得更加复杂，而且今后还可能会提出各种各样的需求。固定的基础设施需要能承受天气和温度的变化、雷电、甚至是人为破坏。这些设备的机电设计意味着组装过程会越来越复杂，对组装过程的要求也会越来越多。

5G所驱动的另一个关键需求是交通和工业企业对无线通讯的大量使用。成本、监管和可靠性的提升都意味着对生产技术的要求不断提高，对费用造成的压力也在不断增大。5G还会让毫米波频率成为主流，毫米波频率是非常不同的机电设计——有源天线阵列系统、无线电和天线（例如汽车中）的分解等。人们期待组装行业能够跟得上这些新概念并且能够提高工艺质量。

Las Marias: 作为一家测试和测量系统供应商，你们认为5G时代客户会遇到哪些电子制造/组装方面的挑战？

Nichols:我可能要列一个长长的单子才能回答这个问题，不过我可以提出一个常见的具体例子。毫米波在主流电子品中的普及意味着有些时候制造商坚持要在制造过程中测试这些无线电。但现在的情况是，这些测量不仅只能在屏蔽的专用测试室内进行，而且测试室必须是消声的，有时还需要控制温度。所有这些技术对于这个行业来说并不新鲜，新鲜的是要同时把这些技术应用到大批量生产流程当中。在无线（没有电流连接）环境下进行准确、快速的测量因此也变得更加复杂，而且要以高效的方法将受测设备（device-under-test ，简称DUT）移入和移出暗室。这也意味着操作环境需要是稳定的、可重复的受控环境，同时需要停机时间最短且可以灵活适应受测设备的形状。

Las Marias: 那你们是如何帮助客户应对这些挑战的？

Nichols:作为解决方案供应商，我们很高兴能有这个机会展示我们的能力。这不仅需要我们的电子测量技术，我们还要与客户密切合作，利用我们的专业知识，甚至是从设计我们自己制造流程的团队中引入专业人才，并且和很多知名的公司合作制定一套完整的解决方案。有时候，这会让我们走出自己的舒适圈，但我们已经学到了很多，并且真正为客户展示了我们的创新思维。我们可以用我们的PathWave框架落实这些方案，从而帮助客户规划他们的自动生产测试流程、管理生成信息、甚至是在一个普通的平台内管理测试资产。

Las Marias: 采访电子制造商时，他们常说功能测试是5G设备/系统电子组装中的关键问题。对此你有什么看法？

Nichols:这个行业必须要同时管理参数测量和功能测试。我并不认为未来会同时需要这两项技术。但对于功能测试需求，集成度会不断提高，这和我之前提到的电子产品趋势一样。这意味着制造流程将出现功能级别非常高的子组件和组件。简单的测试不再能准确地代表供应链和生产流程上游不会出现任何问题。在我列举的生产过程无线测试实例中，不难看到带有有源天线的操作设备仅仅因为测量就改变了其特性的场景。说明功能测试已经是必不可少的环节，因为他们测试的是一个功能设备——移动无线系统。

Las Marias: 为了应对5G系统带来的新挑战，T&M技术有哪些发展？

Nichols:显而易见，我们必须将测量能力加入到新的标准中，确保我们可以测试之前移动通信中未使用的新频率和带宽，有时候还需要提升性能来满足这些需求。我们不仅针对毫米波，而且还针对小于6GHz的频率，正在研发更多的无线测试技术，因为这些无线系统的集成度不断增加，而且也不再使用RF连接器。我们一直开展移动通信行业的仿真测试业务，5G也不例外。我们最近展示了用于移动测试的网络仿真系统，这个系统适用于新的5G NR标准，可以管理该功能测试域。我们还有一系列非信号和参数测试解决方案，可用于针对这些需求而精简的流程步骤。我们不能忘记高速数字域，我们的时域解决方案需要越来越多的功能来处理高速数据总线和互连规范要求。我们正在增加越来越多的功能测试能力以确保我们能满足这些需求。

Las Marias: 5G设备与前几代设备相比在制造流程/设置方面有哪些不同？

Nichols: 5G制造仍然还处于测试生产中，也许已经开始了第一阶段的使用。我们在这种情况下已经见到了和4G的一些差别，但我相信5G的需求会促使更多改变发生，就像当初4G的需求促使我们改变了用于3G技术的制造流程一样。很难预测趋势会如何发展，但可以确定的一点是，毫米波技术会推动生产测试和组装工艺的创新，让之前应用于高成本航空和国防领域内的技术不断进步。商业通讯市场是一个与众不同的“野兽”，它会做出惊人的改变以应对5G。

Las Marias:更细的引脚节距和布线间距将继续是5G设备的趋势。在你看来，这会带来哪些挑战？贵公司是如何应对这些挑战的？

Nichols:这种趋势已经持续了几十年，我们很高兴能有机会为行业的创新者提供工具。很多时候，这些挑战都是和管理速度有关，因为这样的细节距正是高速设备所需要的。所以我们会继续加快提高我们的数字技术能力。其核心是超快速任意波形生成器、BERT和时域分析。一年前，我们宣布已经具备可对频率超过100 GHz的带宽进行实时性时域分析的技术能力。这结合了高速取样和ADC，还有我们十分自豪的信号处理能力。你会看到这个领域内不断会有基于这项技术的新成果产生。

Las Marias:你对5G的未来有什么看法？你认为它会在今年就出现吗？

Nichols:Verizon和AT&T都已经宣布他们将在2018年年底发布5G固定无线服务。KT刚刚宣布他们计划在2019年3月提供5G服务，还有很多其他公司计划在2019年年末和2020年年初提供5G服务。这些都是野心勃勃的计划，而且我们已经看到了一些非常优秀的试验成果和展示了。能够参与到其中并与这个行业的领军企业共同合作使这一技术成为现实，真的感到很高兴。

Las Marias:你认为还有其他关于5G的问题需要解决吗？比如标准？

Nichols:标准在随着时间不断发展，我们将看到有一些功能和标准化的测试流程会被加入到其中。我们和3GPP、CTIA这样的无线组织展开了合作，还和那些与数字接口及能力有关的数字标准机构展开了合作。我们正在帮助研发的技术包括无线测试技术、无线资源管理以及如何能最好地验证数字接口标准。

Las Marias:关于5G技术，你还有什么想要和大家分享的吗？

Nichols:5G会影响到网络的各个方面。包括新的无线电、网络和无线电内的更快速连接、新的网络协议以及大量新的应用。新应用所能扩展到的工业领域是很难预测的。所以我们所有人都会遇到很多机会。我刚才说过，几年来我一直为此感到很兴奋，因为它会对Keysight承接的所有工作都产生影响，而这也意味着在各个方面我们都有很多新机会。最近我们与Ixia公司进行了合并，现在我们可以为整个工作流程提供方案——从研究到使用，从实体层到应用层再到这两者之间的任何流程。这也意味着很多领域内将对新的电子产品和新的软件有需求。

关于5G的另一个方面就是要密切关注对我们行业有利或是限制我们的政策。我们要牢记运营过程中要遵循的监管和可持续性框架，以确保建立一个稳健的通讯系统，并且要通过安全的方式联通这个世界。

Las Marias:从大局出发，你认为我们的读者应该对5G技术有哪些了解？

Nichols:5G技术不会一夜之间就出现。就像其他几代通信技术一样，宣传总是会脱离实际。但5G终究会来临，能够将这项技术变为现实是我们的机会，也是我们的荣幸。所以我们先从行业领导者和开拓者开始，让他们先获得成功，然后再推广至更大范围内。这意味着要从一个新的角度去看待技术并进行创新。我们还是会沿用一些相同的传统工艺和测量方法，但会加入新的技术，让5G愿景成为现实。

Las Marias: 最后，你还有什么想要补充的吗？

Nichols:我要重申——而且我想代表整个公司和战略伙伴来表达——能够参与到5G技术的研发当中我是多么得兴奋。当然，这对于我们所有人而言都是很好的商业机会，但是能够参与到通讯业的改革当中是更伟大的一件事。我们期待着能加速这项革新的速度，并且用安全的方式联通整个世界。