探寻6G前线——专访NI CEO Thomas Benjamin

6G无线技术是目前正在开发的最新也是最先进的蜂窝通信形式，预计将会带来比5G无线技术更快的速度、更低的延迟和更先进的功能。

当前，5G网络仍未在全球普及，但业内专家已经开始展望移动通信的下一个重大发展方向——6G。6G技术预计将带来前所未有的速度，下载速度会高达1~2Tbps，透过显著提高的下载速度和无缝串流来增强用户体验。此外，随着延迟的减少，数据传输将更加即时且灵敏，从而加速设备与设备的通信，并为远端手术、自主运输，以及虚拟实境(VR)和扩增实境(AR)等即时应用创造新的机会。

在本文中，EEWeb采访NI首席技术官暨执行副总裁Thomas Benjamin，探讨6G技术的潜力及其应用。

6G的设计和测试挑战

Benjamin认为，随着蜂窝技术成为人与人通信的主流，也成为了机器对机器(M2M)通信的主要方式。产业将需要转向新的经济现实，这意味着企业将花更多的时间来降低开发和部署成本、新产品开发的上市时间、解决方案的能源效率等等。与此同时，企业还将为蜂窝技术寻找新的使用者和商业模式，以此带来其他收入来源。

NI首席技术官暨执行副总裁Thomas Benjamin

“对于NI而言，这意味着我们需要关注测量数据如何能协助我们的客户获得洞察力，从而改善他们的产品和业绩。”Benjamin说。

对于1G到4G，蜂窝标准主要集中在人发起的连接。然而，在5G-Advanced进入至6G的过程中，预计将看到更多的机器甚至是智能机器，发起与其他智能机器的连接。“自主的陆地和空中交通工具、农业设备、机器人，以及无线网络将越来越依赖蜂窝连接，”Benjamin说，“这将推动对更低延迟、新的感测器类型(雷达、光达(LiDAR)感测)和新的嵌入式AI的需求，来实现这一变化。”

6G背后的新技术(图1)包括：

．采用新的更高频率的频谱来获得更大频宽；

．非地面网络，以及通信感测一体化，可增加覆盖范围和新应用；

．新技术可提高当前频段的利用率和效率；

．AI/ML技术贯穿全网，协助最佳化网络性能和使用者体验。

图1：支撑6G的新技术。(来源：NI)

Benjamin指出，6G标准规范在近几年内还不会获得批准。然而，可以开始猜测哪些技术可能成为6G标准的一部分。其中许多技术根本不需要对测试进行任何更改，但有一些可能会带来一系列新的挑战：

．6G标准将毫米波频段推至100GHz以上的频率，通常被称为亚太赫兹(sub-THz)频段。必须开发新的、具有成本效益的测试设备来准确测量这些频率的信号；

．嵌入式AI/ML。把AI嵌入网络堆叠将使6G测试变得更加复杂，带来一些挑战。首先，需要足够数量和品质的训练和验证资料。其次，需要能够完全模拟DUT在部署时遇到的条件的测试系统，以便可以在实验室的安全范围内进行充分的实际测试。

“创建这些复杂系统的设计流程需将设计和测试更紧密地结合，”Benjamin说，“各组织越来越多地在基于软件的虚拟世界中设计和测试这些先进系统，成本和速度都得到改善。这涉及到基于真实世界场景的软件回路(SIL)、模型回路(MIL)和硬件回路(HIL)的测试。”

6G应用

“未来的成功将取决于企业能否将从测试系统获得的测量数据转化为洞察力，帮助他们改善产品和业务成果，NI致力于协助我们的客户在今天和6G的未来更好地做到这一点。”Benjamin说。

Benjamin强调，嵌入式AI的设计和测试不仅是自动驾驶车面临的挑战，而且也将成为6G网络突破难题的一部分。其问题在于，直到最近，训练无线网络所需的资料还不可用。在美国国家科学基金会(National Science Foundation)的资助下，NI和东北大学(Northeastern University)携手合作，透过RFDataFactory项目解决了这个问题，向开源社区发布了RFData-recording-api，从而帮助工程师撷取和管理无线资料集。

“为了测试涉及6G功能的未来无线网络，我们需要转向基于场景的方法，模拟它们的运作环境，”Benjamin说，“一旦纯虚拟测试完成，下一步就是使用真实的物理输入和输出来测试基于AI的系统。”

尽管这些系统还不存在，NI一直在与东北大学一起试验开发一种系统(在使用处理器和FPGA的单个PXI主机壳内)，让所有人都可以广泛地使用。

6G的发展

Benjamin看到欧盟和美国政府对6G研究的投资达到了一个高峰。这些政府资助的研究项目在早期6G技术开发阶段发挥着关键作用，科技公司和研究机构都参与了这些计划，将纯粹的研究与实际的部署方面结合。随着这项研究的进行，科技公司届时将能够帮助推动6G的标准化。

“我们的愿景是透过一个自主的、超自动化的系统来提供企业范围的产品性能，为未来的组织提供动力，”Benjamin说，“展望未来，我们将继续在我们自己的产品中建构AI/ML ，使我们的客户能够超自动化地完成测试工程师的任务，以创建和维护他们的测试系统，同时分析整个产品生命周期的测量结果。”

NI的愿景基于四个关键支柱：

．智能互连系统：NI利用物联网技术，改变了测试的性能、成本和适应性，从单独的测量设备转向精心设计的测试生态系统。这意味着整个测试足迹变得更加灵活、强大且回应迅速；

．自动化数据洞察：NI的资料管理、分析和移动工具集涵盖了通往企业价值的最后一公里；

．设计和测试一体化：对于具有先进软件功能的复杂产品，建构无数的原型、测试和演进是不切实际的。未来的成功将更多地依赖于软件和模拟设计，以及在虚拟世界中的测试——产品开发的元宇宙；

．互连的用户工作流：NI的传统测试生产力软体具有无与伦比的共用和重复使用(reuse)功能，使组织能够花更少的时间重复相同的任务，而将更多精力集中在产品上。

“当我们展望6G的未来时，NI具有独特的优势，可以利用连接、虚拟化、我们软件和分析平台的力量，以及嵌入我们自己仪器中的AI，来实现创建我们自主的超自动化系统的愿景。”Benjamin说。

(参考原文：The New Frontier of 6G: An Interview with NI's Thomas Benjamin，by Maurizio Di Paolo Emilio)

本文同步刊登于台湾版《电子工程专辑》杂志2023年8月刊