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5GAd Austin abbiamo avuto l’opportunità di incontrare David Hall, Head of Semiconductor Marketing di National Instruments, che ha una lunga esperienza nelle tematiche legate allo sviluppo delle tecnologie 5G.

L’azienda americana è stata tra i pionieri delle soluzioni utilizzate dai laboratori di ricerca e sviluppo di tutto il mondo e che hanno portato alla definizione degli standard attualmente approvati.

Abbiamo chiesto a David Hall di fare il punto della situazione sulle reti 5G dal punto di vista della misura e collaudo.

A che punto siamo nel processo di sviluppo delle reti 5G?

David HallIn piena attività su molti fronti. Diversi operatori hanno intenzione di aprire le prime loro reti in alcune città campione entro la fine dell'anno, in particolare sulle bande di frequenza dei 3,5 GHz. Di conseguenza, l’intera filiera è alacremente al lavoro per avviare la produzione in grande serie di tutti i componenti che servono.
Contemporaneamente proseguono gli sviluppi delle soluzioni pensate per funzionare sulle altre bande di frequenza, in particolare quelle delle onde millimetriche, dove le tecnologie saranno completamente diverse e richiederanno un po’ più di tempo per arrivare sul mercato. In tal caso le prime applicazioni commerciali ci si aspetta siano di tipo fixed-wireless, nelle quali la radio 5G dell’utente sarà in posizione fissa e agirà da gateway per la ricetrasmissione all’interno dell’edificio di un segnale Wi-Fi.

Qual è la difficolta maggiore da affrontare per la misura e collaudo?

Per le reti 5G sotto i 6 GHz certamente la larghezza di banda dei segnali. Le forme d’onda alla fine celte per le reti 5G non sono poi così diverse da quelle usate in passato, anche se le modulazioni sono state ulteriormente complicate. La grande differenza la fa la larghezza di banda, che è tipicamente dell’ordine dei 200-300 MHz, ossia 4 o 5 volte più grande di quelle tipica utilizzate nei segnali LTE. Poiché serve anche osservare e caratterizzare il segnale e la predistorsione, servono strumenti con una larghezza di banda di misura 2 o 3 volte più grande di quella del segnale, dell’ordine quindi di 1 GHz. Questo è il motivo del grande successo che abbiamo ottenuto con il nostro ricestramettitore vettoriale VST, l’unico strumento sul mercato del costo non proibitivo con una larghezza di banda di analisi di 1 GHz.

E per le soluzioni a onde millimetriche, invece?

Antenne LTE-5GLe difficoltà crescono enormemente, perché l’architettura della catena del segnale sarà profondamente diversa, a causa delle ridotte dimensioni fisiche della schiera di antenne utilizzate per irradiare e ricevere segnali a onde millimetriche. Una radio tradizionale era sostanzialmente composta da tre blocchi separati e interconnessi: transceiver, frontend e antenna. Nelle radio 5G a onde millimetriche, invece, la schiera di antenne sarà fisicamente abbinata a un primo stadio di conversione di frequenza, per cui mancherà l’accesso fisico tradizionale al connettore d’antenna.
Pertanto, vi è una grande discussione in corso su come poter fare le misure sull’antenna direttamente via radio (over the air). Nell’ambito della ricerca e sviluppo solitamente si usa un posizionatore robotizzato, con il quale si ruota la radio per effettuarne la caratterizzazione. È però un approccio difficile da replicare in un ambiente di produzione in grande serie, per cui vi è molto attività in corso per sviluppare soluzioni più adatte al collaudo automatico veloce.

Qual è il vostro contributo alla tecnologia 5G di cui va più fiero?

Sono stati davvero tanti i nostri contributi, e continuano tuttora, in quanto siamo presenti attivamente in molti comitati di standardizzazione e diversi blocchi della nostra proprietà intellettuale sono entrati a far parte degli standard. Tuttavia, un’innovazione fondamentale fu la nostra proposta di radio definita dal software, che ci permise di fare la differenza nelle fasi iniziali delle attività di ricerca sulle reti 5G. Ad esempio, quando Nokia studiò per la prima volta la fattibilità di una trasmissione a 10 Gb/s nella banda delle onde millimetriche, riuscì a completare la realizzazione del prototipo in soli 6 mesi. Con le soluzioni disponibili ai tempi dell’ideazione delle reti LTE ci avrebbe probabilmente messo due anni. Invece, con le nostre radio definite dal software e tutte la catena di ausilio alla progettazione, università, costruttori di apparecchiature di rete e operatori hanno potuto sperimentare, e tuttora sperimentano, le tecnologie candidate ad essere recepite come standard, in tempi brevi e con costi ragionevoli.

A quali settori si rivolgono ora le vostre soluzioni di misura e collaudo per reti 5G?

ATE semiconduttoriCertamente a tutto il settore delle ricerca e sviluppo, nel quale la nostra piattaforma modulare ha negli anni saputo dimostrare di poter offrire grandi vantaggi in termini di flessibilità e potenzialità. Oggi siamo molti impegnati anche a servire le aziende di semiconduttori con i nostri tester automatici basati su PXI, per aiutarli ad abbattere i costi di collaudo nel momento in cui avviano le produzioni in grande serie.
Ci rivolgiamo anche ai costruttori di apparecchiature di rete, in particolare a chi produce stazioni radio base e small cell, oltre che a chi produce i terminali. Infine, collaboriamo con alcuni operatori di rete, come AT&T, soprattutto per le soluzioni di channel sounding che servono per caratterizzare il comportamento radioelettrico del canale e ottimizzare la pianificazione delle reti radio.

E il futuro cosa ci aspetta?

Le idee non mancano, e stiamo già lavorando con alcuni pionieri per sperimetare le nuove idee che potranno costituire la base per lo sviluppo delle successive soluzioni 5,5 G e 6 G.  È il bello di poter offrire una piattaforma modulare basata sul software, sempre pronta per affrontare nuove sfide.

Categoria: Interviste

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