罗德与施瓦茨的测试与测量解决方案如何打造未来世界。

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5G – 不止实现快捷的移动通信

罗德与施瓦茨的测试与测量解决方案如何打造未来世界

快速浏览各类新闻,便可获悉 5G 被寄予厚望,甚至令人充满兴奋与期待之情。 自主汽车和卡车驾驶将不会发生事故。 交通堵塞和医疗短缺问题将不复存在。 生产活动将比以往更加灵活高效,联系更加紧密。 事实上,5G 的确为经验丰富的市场参与者(例如基础设施、最终用户设备和芯片组制造商)开辟了新机遇。 但是,即使是新的市场参与者也在热烈期盼出现获利丰厚的业务模式,尤其是在汽车电子行业。 罗德与施瓦茨携手客户共同确保 5G 技术能达到预期水平,能够“不止”实现快捷的移动通信。

虚拟现实技术可让工程师在实际制造之前全面检查原型。
虚拟现实技术可让工程师在实际制造之前全面检查原型。

第四次工业革命

目前,无线通信的发展历史较为短暂,并首次不再将智能手机(以前是移动电话)作为开发重点。 新标准还针对物联网以及家庭、街道和工厂中数以十亿计的联网设备进行了优化。 但是,5G 将可能对工业带来最大影响,而这不仅仅是因为它可确保无线连接的机器和整个生产线实现近实时通信。 人工智能 (AI) 技术利用云中存储和分析的千万亿字节数据,进而能够在生产的早期阶段自主、快速地纠正极微小的偏差和不规则问题。

虚拟现实技术的应用越广泛,效率也将越高。 即使产品和流程尚未进行实际制造,也可以经济高效地进行虚拟建模。 这可让工程师在实际制造之前全面检查原型。 员工不再必须费力阅读大量手册才能熟悉新流程。 远在地球另一端的客户也可通过远程协助自己维修机器。

在竞争激烈的制造业,智能生产是真正的杀手锏,意味着高收入国家/地区能够再次成为具有吸引力的生产地。 德国法律允许运营本地私营 5G 网络,即园区网。 其他国家/地区意图让大型移动通信公司实施并管理此类本地子网,并将其作为一种行业服务。 当此类网络用于工厂自动化领域时,需要验证这些网络的质量以确保其具备必要性能。

在人烟稀少、医疗人员和设施短缺的地区,5G 可让远程医疗真正发挥出潜力。
在人烟稀少、医疗人员和设施短缺的地区,5G 可让远程医疗真正发挥出潜力。

电子健康保障医疗服务的可用性, 涵盖所有地方。

尽可能广泛地部署宽带,能够缩减城市和乡村的生活条件差距。 在人烟稀少、医疗人员和设施短缺的地区,5G 可让远程医疗真正发挥出潜力。 视频咨询可让医疗专家在任何需要的地方提供服务。 未来,他们甚至将可以远程陪同进行或亲自进行(机器人辅助)手术,但前提是能够快速、可靠地传输数据并提供失效保护。 在评估中风患者的 CT 扫描时,不得有任何延迟。 用于远程监控重要功能的传感器不能出现故障,必须耐用且可靠地传输数据。

此类应用场景表明新标准堪称卓越且特征明显,包括数据率显著提高。 国际电信联盟 (ITU) 在 IMT-2020 计划中提及数据率高达 20 gigabit/s。 这比之前的 LTE 技术大约快 20 倍。 不过,5G 将不会取代 LTE。 在未来数年,LTE 将继续作为移动通信的支柱技术。

真正的变革将发生在其他领域。 “5G 将实现全新且更加严苛的应用,而这些应用的最终用户通常是机器而不是人,”罗德与施瓦茨移动网络测试项目经理 Jeremy Carpenter 说道, “迄今为止,移动通信变革一直关注扩大覆盖范围和提高数据率。 现在的发展重点则是可靠性、低延迟和容量。” (见下图)

5G 应用领域
5G 应用领域
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毫米波挑战

值得注意的是,如要实现目标数据率,将需要更大的带宽,但在目前低于 6 GHz 的移动频段中并无更大带宽可用。 因此,业界一致同意 5G 将使用大约高达 7 GHz 的频率范围,以及高达 52 GHz 的毫米波范围。 具有重要商业意义的频段包括 3.5 GHz、28 GHz 和 39 GHz。 每个载波的带宽通常为 100 MHz,在毫米波范围内最高可达 400 MHz。

毫米波挑战
无线电信号在毫米波范围内的覆盖范围明显小于在较低的 LTE 频谱内的覆盖范围,因此需要部署更多的天线和基站以确保网络覆盖范围。

新方法:波束成形

无线电信号在毫米波范围内的覆盖范围明显小于在较低的 LTE 频谱内的覆盖范围,因此需要部署更多的天线和基站以确保网络覆盖范围。 所以,网络运营商选择使用波束成形方法来应对 5G,并且这种方法可以提高系统效率。 之前,信号在整个地区均匀辐射,但在 5G 应用中,基站波束会捆绑传输。 这样能够优化信号和信噪比,并选择性地寻址移动设备。 但是,这需要在每个无线电小区部署更多的天线元件。 波束成形方法改变了对测试与测量解决方案的要求,因为在毫米波范围内必须使用空口测试方法而非传导测试解决方案。

经验丰富的测试与测量专家
作为经验丰富的测试与测量专家以及提供 5G NR 测试与测量解决方案的全业务提供商,罗德与施瓦茨提供涵盖整个移动通信领域的广泛解决方案。

罗德与施瓦茨做好充分准备:面向革新技术的全面解决方案

“底层技术和技术解决方案非常复杂。 为确保互操作性和功能可靠,在 5G 技术从实验室真正转为现场应用之前,必须全面测试方方面面。 这包括测试天线、完整基站和终端设备等单独组件,以及测试移动通信网络的服务质量,”罗德与施瓦茨技术经理 Reiner Stuhlfauth 说道。 在 全面的 5G New Radio (NR) 电子书中,他和罗德与施瓦茨的其他测试与测量专家一起探讨了 5G NR 技术的架构和传输以及相关基本原理和流程。

“5G 系统非常灵活,其中的各项参数可以针对应用进行调整,例如以用于工业 4.0 场景或将数据传输到智能手机,”罗德与施瓦茨无线技术管理人员 Meik Kottkamp 解释道,他也是该电子书的合著者, “这种灵活性源自高频率和高带宽,也正是让 5G 具有如此吸引力的原因。 同时,对于开发人员和客户而言,这也是难度最大的一个方面。”

接受挑战

作为经验丰富的测试与测量专家以及提供 5G NR 测试与测量解决方案的全业务提供商,罗德与施瓦茨提供涵盖整个移动通信领域的广泛解决方案,包括从信号生成和分析,到移动通信网络中的通信测试和服务质量验证。 早在第一代数字移动通信技术 2G 的早期阶段,罗德与施瓦茨就开始致力于进行开拓性工作,并可靠地推动基础设施、最终用户设备和芯片组制造商进行创新。

直接通过罗德与施瓦茨专家了解我们如何支持客户开发和优化 5G 产品以应对新标准带来的挑战。

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