制定5G標(biāo)準(zhǔn)、選擇技術(shù)路線只是問題的一方面，除此之外，降低延遲、開發(fā)5G應(yīng)用仍有很長的路要走。

近日，媒體組織了一次討論5G面臨的挑戰(zhàn)和進(jìn)展情況的活動，與會專家包括Helic的總裁兼首席執(zhí)行官Yorgos Koutsoyannopoulos、Achronix戰(zhàn)略規(guī)劃和業(yè)務(wù)開發(fā)高級主管Mike Fitton、美國國家儀器公司高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理Sarah Yost和ANSYS產(chǎn)品管理總監(jiān)Arvind Vel。

記者：5G所涉及的所有復(fù)雜性真的可以全部進(jìn)行模擬和建模嗎？

Vel：我們都知道可以對天線進(jìn)行模擬?；旧希阒灰裱溈怂鬼f方程，就能試圖理解當(dāng)電流流過一個電感時的行為。只要我們能以最有效的方式實(shí)質(zhì)性地模擬天線，就可以解決任何電磁感應(yīng)問題。現(xiàn)在唯一的瓶頸是計算時間，如果是一個64 x 64的天線陣列，就會面臨數(shù)百萬種不同的組合。你可以使用軟件來確定哪些組合最重要，但是由于時間原因，不可能嘗試去計算每一種組合。

Yost：我不認(rèn)為模擬可以解決5G的復(fù)雜性問題。軟件定義無線電的切入點(diǎn)在于原型設(shè)計。為了理解5G的復(fù)雜性，你要構(gòu)建一個系統(tǒng)并對其進(jìn)行原型設(shè)計。通過組合軟件定義無線電，你可以獲得靈活的無線電，使用一顆可以實(shí)時運(yùn)算的FPGA，你不再需要內(nèi)置完整網(wǎng)絡(luò)的ASIC才可以開始測試。我們的實(shí)驗(yàn)室中有一個64元素的天線陣列，我們可以通過FPGA查看并測試不同的算法。當(dāng)天線移動時，最佳的波束跟蹤算法是什么？和前幾代通信技術(shù)相比，原型設(shè)計為5G添加了一層窺探路徑。在您必須把算法落實(shí)到IP或者半導(dǎo)體器件中之前，我們能夠通過原型設(shè)計了解算法的執(zhí)行情況。它使你有機(jī)會建立一個更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，降低流片風(fēng)險，縮短返工和重新設(shè)計的時間。

Vel：你提出了一個很好的觀點(diǎn)，但如果你要做一些原型設(shè)計，你就會喪失掉大量的領(lǐng)先時間。我們更加相信虛擬原型設(shè)計的做法。只要你可以構(gòu)建一個物理模型，并且能夠虛擬地測試該模型，那么你就擁有了一個虛擬原型設(shè)計方案。幾十年來，我們一直在IC仿真方面采用這種做法。

Yost：這取決于你嘗試對哪一部分進(jìn)行原型設(shè)計。如果只是天線本身，我們可以模擬最佳的波束模式設(shè)計方法。在28 GHz和39 GHz上我們沒有足夠好的模型。這時，相較于花費(fèi)數(shù)年時間收集信道模型并通過軟件進(jìn)行信道模擬，原型設(shè)計確實(shí)提供了一種更快的方式。其實(shí)這兩種方式根據(jù)不同的原因都很重要。

Fitton：模擬和原型設(shè)計在統(tǒng)一解決方案中都非常重要。你從在一個較低的層級上模擬起步，我看到很使用事物級模型-System C和TLM 2.0模型。為了了解清楚芯片是怎么工作的，雖然不需要時鐘周期精確的模型，但也必須有事物精確的模型。現(xiàn)在，您的開發(fā)人員可以在沒有把5G部署到FPGA或SoC上之前就開始為其編寫代碼。目前，每一個5G解決方案都基于FPGA，甚至在手機(jī)上也是如此，因?yàn)楝F(xiàn)在還沒有現(xiàn)成的芯片。但是，即便有現(xiàn)成的芯片，你也希望能夠強(qiáng)化某些具有關(guān)鍵靈活性的功能。每個人都會在方案中保留部分FPGA，以便他們可以修復(fù)bug并添加新功能。然后你把所有這些都結(jié)合在一起，以為下一代產(chǎn)品建模。我們通過這種方式發(fā)明了MCC（任務(wù)關(guān)鍵型通信）和URLLC（超可靠的低延遲通信），沒有這些新方案，5G永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)。

Koutsoyannopoulos：今天我們能夠非常有效且非常準(zhǔn)確地設(shè)計64-天線陣列。問題在于我們怎么從天線這個較低的層級再向上延伸一級，我們必須從系統(tǒng)的角度看問題。我們應(yīng)該繼續(xù)沿著這條道路 - 擴(kuò)展我們的模型和模擬能力的方法論 - 考慮越來越多的影響。問題不在于天線的模型有多精確，因?yàn)樗鼈儽旧硪呀?jīng)非常準(zhǔn)確了，問題在于系統(tǒng)使用這些天線時表現(xiàn)如何。我們肯定需要加快測試和原型周期。但是，原型設(shè)計和測試不應(yīng)該作為設(shè)計周期的一部分。我們認(rèn)為，通過使用工具，設(shè)計周期應(yīng)該快速、有效，而測試周期應(yīng)該在設(shè)計周期之后。現(xiàn)在，當(dāng)我們將測試作為設(shè)計的一部分時，問題就出現(xiàn)了，我們最終把設(shè)計周期拉得非常長。

Yost：這取決于你怎么定義測試。我們不參與生產(chǎn)和制造，我們參與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計并提出算法。我們的可交付成果表現(xiàn)在知識產(chǎn)權(quán)或者專利上，而不是制造出來后需要進(jìn)行測試的產(chǎn)品。設(shè)計原型的理論基礎(chǔ)在于，不用構(gòu)建芯片組就可以使用原型級的系統(tǒng)級視圖了解所部署的應(yīng)用。如何設(shè)計天線倒不是很重要，我們主要關(guān)注的是如何優(yōu)化代碼，以匹配在天線上實(shí)施的算法，或者在制作芯片之前選擇好實(shí)際使用的波束模式，然后在真實(shí)環(huán)境中對其進(jìn)行測試，以觀察哪種算法的效果最好。

記者：我們已經(jīng)在5G上進(jìn)行過多次升級迭代。第一代實(shí)際上更像是4.5G，它的頻段低于6 GHz，然后迭代到了下一代，最后是毫米波。這些都是不同的階段。從升級迭代的角度，我們現(xiàn)在到了哪一步了？迭代的速度有多快？

Fitton：從部署和頻譜的角度來看，這實(shí)際上取決于你在哪個國家和地區(qū)?，F(xiàn)在每個人都聲稱他們的產(chǎn)品已經(jīng)為5G做好了準(zhǔn)備，這些聲明都很激進(jìn)。中國的5G主要面向物聯(lián)網(wǎng)，他們在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先于其他任何國家，韓國也很積極，但是離真正的部署還需要很長時間。目前有很多關(guān)于毫米波的討論，但是使用模型才是真正根本性的變化。如果你想一想聯(lián)網(wǎng)汽車，它們會影響從信號到整個系統(tǒng)層面的一切東西。它會創(chuàng)造大量的機(jī)會，還會影響就業(yè)進(jìn)而產(chǎn)生政治影響。

Vel：5G不是那種觀望性的超前技術(shù)。每個人都參與進(jìn)來了，北美和中國是5G技術(shù)的最大投資者，歐洲排名第三。除非北美和中國都參與進(jìn)來，歐洲是不會采用毫米波技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的。所有的主要參與者都需要和5G的新標(biāo)準(zhǔn)保持一致，如果這些人不合作，5G不可能成功。對所有公司而言，這并不是你死我活的競爭，所有人都有機(jī)會，最佳利益是合作制定5G標(biāo)準(zhǔn)并推動它的成功部署。

記者：這是一個完整生態(tài)系統(tǒng)的玩法，對吧？

Vel：對。這個生態(tài)系統(tǒng)包括從回程線路運(yùn)營商到手機(jī)供應(yīng)商，再到芯片和天線制造商?？鐦?biāo)準(zhǔn)合作符合每個人的最佳利益，我認(rèn)為，接下來三四年內(nèi)，這種合作將如火如荼地展開。

Yost：我同意，推出過程將比較漫長。有些公司已經(jīng)開始生產(chǎn)將在未來六個月到一年內(nèi)上市的sub-6GHz的5G芯片。我們將在未來一到兩年內(nèi)看到大規(guī)模MIMO技術(shù)的采用和實(shí)現(xiàn)更高的密度。殺手級應(yīng)用的出現(xiàn)可能需要更長的時間，而且更加困難，但是我們會繼續(xù)取得進(jìn)展。我采訪過的一家供應(yīng)商表示，繼續(xù)對4G進(jìn)行更多投資是沒有意義的，他們希望把資源投入到5G上。即便在中國，目前也有6GHz的獨(dú)立版本和非獨(dú)立版本。中國希望采用獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)，而不是這種半路標(biāo)準(zhǔn)。但是每個國家的情況都不同，有的地方可能比其他地方更快。由于存在多種原因，我們可能在未來10到20年內(nèi)都不會實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)汽車，一種坐在一個面板前就能區(qū)分是否是自動駕駛的汽車。

Koutsoyannopoulos：也許到2019年或2020年，我們就會有包括4GHz頻段和28GHz頻段的新款手機(jī)，這將是對LTE的升級。屆時也會出現(xiàn)5G應(yīng)用，支持更高帶寬。這可以成為我們開始測試?yán)眠@種帶寬的新型應(yīng)用的墊腳石。也許從2020年到2023年，我們將會開始看到38-40GHz頻段的應(yīng)用，再接著可能就是60GHz以上，我們將更清楚地理解大部分和汽車相關(guān)的應(yīng)用和生態(tài)系統(tǒng)。不過，作為一個生態(tài)系統(tǒng)，我們尚未解決的最大問題，同時也是對標(biāo)準(zhǔn)和新型應(yīng)用非常關(guān)鍵的問題在于延遲?，F(xiàn)在，我們只對視頻會議等幾個應(yīng)用的延遲問題很敏感，但是和5G的潛在應(yīng)用相比，這些應(yīng)用的數(shù)量是微不足道的。

Fitton：我完全同意這種說法。這也是為什么第二波應(yīng)用需要更長時間的原因所在。我們已經(jīng)把延遲從1毫秒降到了0.2毫秒，但是我們需要走得更遠(yuǎn)。

Yost：如果你看一下波束從A點(diǎn)到B點(diǎn)再折返回來的物理特性，0.1毫秒就意味著100公里以上。為了降低延遲，你必須降低A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的距離，因此我們現(xiàn)在必須部署大量的宏單元和小單元，并使用基礎(chǔ)設(shè)施將它們形成完整的系統(tǒng)。

Fitton：是的，單元密度更高，單元之間的距離更短。然后你需要把處理能力向邊緣節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移。對于自動駕駛或者其它應(yīng)用來說，處理最好能夠在網(wǎng)絡(luò)邊緣完成。要使能這些5G應(yīng)用，你必須進(jìn)行一些邊緣計算，所以現(xiàn)在的發(fā)熱限制更加嚴(yán)苛。每個人都在使用精確浮點(diǎn)運(yùn)算運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用，但是如果由于功耗耗的限制無法這么做了，你怎么在邊緣節(jié)點(diǎn)上同時考慮功耗和運(yùn)算速度實(shí)現(xiàn)這種應(yīng)用，而不是僅考慮運(yùn)算速度？