【中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)】信息通信測(cè)試儀器儀表產(chǎn)業(yè)技術(shù)白皮書

信息通信測(cè)試儀器儀表

產(chǎn)業(yè)技術(shù)白皮書

中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)信息通信測(cè)試儀器儀表專業(yè)委員會(huì)

中國(guó)移動(dòng)研究院

2023年6月

前言

為加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)

國(guó)、數(shù)字中國(guó)戰(zhàn)略深入實(shí)施，信息通信行業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展多領(lǐng)域的融合

不斷深入。作為推動(dòng)國(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中堅(jiān)力量，未來(lái)幾年信息通信行業(yè)邁入

了高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。

為進(jìn)一步支撐建立高速泛在、集成互聯(lián)、智能綠色、安全可靠的新型數(shù)字基

礎(chǔ)設(shè)施體系，促進(jìn)信息通信行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，儀器儀表是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)、先行的

先行。作為技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的雙載體，信息通信測(cè)試儀器儀表在科學(xué)技術(shù)研究、

標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、商用驗(yàn)證、計(jì)量認(rèn)證等全產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)中廣泛使用，

是信息通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進(jìn)和落地的實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)。尤其是高端儀器儀表，更是一個(gè)國(guó)

家科技水平的綜合體現(xiàn)。

中國(guó)移動(dòng)在聚焦“數(shù)智化轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展”主線，構(gòu)建以5G、算力網(wǎng)絡(luò)、

智慧中臺(tái)為重點(diǎn)的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的過(guò)程中，一方面需要依托儀器儀表在多技

術(shù)、多廠商、多網(wǎng)絡(luò)疊加的常態(tài)中保障網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品業(yè)務(wù)的質(zhì)量；另一方面，為了

更好支撐移動(dòng)通信、算力網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用安全等領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新產(chǎn)品，

也需要同步推動(dòng)儀器儀表及相應(yīng)測(cè)試測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

本白皮書將面向信息通信關(guān)鍵領(lǐng)域的儀器儀表和測(cè)試測(cè)量技術(shù)進(jìn)行分析，并

希望聯(lián)合合作伙伴共同推進(jìn)信息通信測(cè)試儀器儀表的生態(tài)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)需求與

儀器儀表的精準(zhǔn)對(duì)接，從而推動(dòng)信息通信產(chǎn)業(yè)和儀器儀表的協(xié)調(diào)發(fā)展、同頻共振。

本白皮書的版權(quán)歸中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)信息通信測(cè)試儀器儀表專業(yè)委員會(huì)、中

國(guó)移動(dòng)研究院所有，未經(jīng)授權(quán)，任何單位或個(gè)人不得復(fù)制或拷貝本白皮書內(nèi)容。

第一章國(guó)內(nèi)信息通信測(cè)試儀器儀表發(fā)展趨勢(shì)

儀器儀表是信息通信行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障

信息通信測(cè)試儀器儀表（下文簡(jiǎn)稱為“儀器儀表”）是信息化和工業(yè)化深度融

合的源頭，是支撐信息通信產(chǎn)業(yè)和技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展的重“器”。儀器儀表作為網(wǎng)絡(luò)

業(yè)務(wù)及產(chǎn)品質(zhì)量保證的關(guān)鍵要素，廣泛應(yīng)用于技術(shù)研究、設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)制造、

認(rèn)證計(jì)量、現(xiàn)網(wǎng)維護(hù)及優(yōu)化等全行業(yè)場(chǎng)景，貫穿產(chǎn)品技術(shù)商用的全生命周期。

儀器儀表是典型的“專精特新”產(chǎn)品，其以電子技術(shù)為基礎(chǔ)，融合了電子測(cè)量、

射頻微波、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)、軟件、通信協(xié)議、人工智能等多學(xué)科、多領(lǐng)

域的先進(jìn)技術(shù)，由高性能電子元器件構(gòu)成，具有“高科技、高性能、高價(jià)值”的特

征。同時(shí)，其作為技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的雙載體，雖然自身工業(yè)總產(chǎn)值占比僅4%，

但對(duì)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)66%，具有獨(dú)特的產(chǎn)業(yè)話語(yǔ)權(quán)和技術(shù)影響力。儀器儀表泰

斗、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士王大珩曾精辟地總結(jié)儀器儀表是“科學(xué)研究的

先行官、工業(yè)生產(chǎn)的倍增器、軍事上的戰(zhàn)斗力、生活上的物化法官”。離開(kāi)信息

通信儀器儀表，一切信息技術(shù)創(chuàng)新及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品質(zhì)量都無(wú)從談起。

信息通信測(cè)試儀器儀表的產(chǎn)業(yè)發(fā)展

從市場(chǎng)上看，全球電子測(cè)量?jī)x器儀表行業(yè)2021年市場(chǎng)規(guī)模約為140.3億美

元，預(yù)計(jì)2025年將以4.7%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)至172.38億美元。而儀器儀表是

我國(guó)除集成電路、汽車外的第三大工業(yè)進(jìn)口商品，我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器儀表市場(chǎng)規(guī)

模約占全球總市場(chǎng)規(guī)模的三分之一，期間CAGR高達(dá)11.5%，成為全球電子測(cè)試

1

儀器儀表主要生產(chǎn)和消費(fèi)市場(chǎng)之一，其中信息通信測(cè)試儀器儀表占比超過(guò)60%，

覆蓋了我國(guó)通信、IT、半導(dǎo)體、工業(yè)電子、智能駕駛等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

從技術(shù)上看，儀器儀表作為測(cè)試計(jì)量工作的標(biāo)尺，產(chǎn)品本身的性能指標(biāo)要求

遠(yuǎn)高于設(shè)備。當(dāng)前信息通信行業(yè)新協(xié)議、新技術(shù)層出不窮，更高帶寬、海量連接、

高可靠、低時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)能力的演進(jìn)將帶來(lái)更加復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，給測(cè)試測(cè)量

技術(shù)提出了許多新的需求和挑戰(zhàn)。作為先行者，儀器儀表須跟隨著技術(shù)發(fā)展同步

謀劃和預(yù)研，測(cè)試設(shè)計(jì)將更復(fù)雜，其整體研發(fā)周期也更長(zhǎng)，技術(shù)門檻極高。在國(guó)

內(nèi)外同行的共同努力下，我國(guó)信息通信測(cè)試儀器儀表及測(cè)量體系已經(jīng)初步建立。

隨著5G/6G時(shí)代的到來(lái)，在更高頻率、更寬帶寬和更優(yōu)性能的要求下，儀器儀

表尤其是高端儀器儀表跟隨著信息通信技術(shù)升級(jí)迭代，逐步融入千行百業(yè)，不斷

拓展新的應(yīng)用場(chǎng)景，行業(yè)價(jià)值將顯著提升，產(chǎn)業(yè)邊際擴(kuò)張明顯。

信息通信測(cè)試儀器儀表的技術(shù)趨勢(shì)

高性能

對(duì)于單體儀器儀表，電子元器件水平的提高推動(dòng)測(cè)試儀器性能特性大幅提升，

關(guān)鍵核心部件的小型化推動(dòng)測(cè)試儀器儀表的高度集成化。特別是高速A/D、D/A

變換器、DSP和FPGA等大規(guī)模集成電路性能提高，測(cè)量電路數(shù)字化前移，未來(lái)

信息通信測(cè)試儀器儀表將在分辨率、精度、量程、采樣頻率等方面進(jìn)一步突破，

實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)測(cè)量性能。超高速數(shù)據(jù)采集、超高精度測(cè)量以及超大規(guī)模數(shù)據(jù)處

理成為儀器儀表性能發(fā)展的主要方向。

網(wǎng)絡(luò)化

隨著算力網(wǎng)絡(luò)、6G、空天地一體化等技術(shù)的提出與構(gòu)建，在線的、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

2

現(xiàn)場(chǎng)條件下的測(cè)試測(cè)量需求將迅速增長(zhǎng)。未來(lái)的測(cè)試體系將打破本地環(huán)境、單一

網(wǎng)絡(luò)的格局，將云計(jì)算、邊緣計(jì)算等技術(shù)框架應(yīng)用到虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)儀器上，形

成更通用靈活的測(cè)試儀器儀表組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多元、異構(gòu)、協(xié)同的一體化大規(guī)模測(cè)試

系統(tǒng)。同時(shí)，如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量方法理論、技術(shù)和工程系統(tǒng)，以服務(wù)未來(lái)各類

空間測(cè)量的需求，也將成為研究的熱點(diǎn)。

智能化

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和普及，其在測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用將帶來(lái)顛覆性

的改變。技術(shù)層面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等智能算法的創(chuàng)新將使得儀器儀表測(cè)量

從傳統(tǒng)的自動(dòng)化升級(jí)到具有場(chǎng)景感知和自適應(yīng)能力。工程層面，人工智能芯片的

應(yīng)用使得智能化測(cè)量的高效實(shí)現(xiàn)成為可能，通過(guò)優(yōu)化測(cè)量算法、提升核心算力以

及AI能力來(lái)增強(qiáng)儀器儀表控制面、數(shù)據(jù)面的處理水平和統(tǒng)計(jì)分析能力。

多元融合

眾多相關(guān)學(xué)科緊密交叉融合，越來(lái)越成為現(xiàn)代儀器技術(shù)，特別是高端儀器技

術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。一方面，儀器科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展借助于當(dāng)前集成電路、通信、IT

等新技術(shù)，儀器儀表的測(cè)量能力不斷提升。另一方面，相關(guān)學(xué)科發(fā)展過(guò)程中遇到

的難題與需求也為發(fā)明新原理的儀器儀表提供了機(jī)遇。隨著5G、云計(jì)算、工業(yè)

互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等業(yè)務(wù)的提速，儀器儀表的技術(shù)要求和應(yīng)用范圍也駛?cè)肓硕鄬W(xué)

科、多領(lǐng)域融合發(fā)展的快車道。儀器儀表在集成支持不同協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)仿真的基礎(chǔ)

上，必須要與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，進(jìn)一步提升數(shù)字化水平，形成通用與專用融合、

硬件與軟件融合的測(cè)試儀器儀表測(cè)量生態(tài)，以滿足下游不同場(chǎng)景的測(cè)試需求。

3

第二章信息通信測(cè)試儀器儀表專題分析

移動(dòng)通信領(lǐng)域

移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展及測(cè)試需求

縱觀移動(dòng)通信的發(fā)展史，可以發(fā)現(xiàn)通信技術(shù)約以10年為一代向前演進(jìn)。衡

量通信制式重要因素之一的速率，從GSM的百kbps、WCDMA的十幾兆，到LTE

的幾百兆，再到如今的5G的Gbps以上。移動(dòng)通信速率極大提升的背后是技術(shù)

的演進(jìn)，更高的頻率，更大的帶寬，高階的調(diào)制方式，MIMO多天線技術(shù)等，而

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信令流程也在這個(gè)過(guò)程中不斷優(yōu)化和發(fā)展。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和普及，6G已經(jīng)提上日程。6G的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)性能有了極

大的提高：峰值傳輸速率將達(dá)到1Tbps，室內(nèi)定位精度10厘米，室外1米，時(shí)

延小于0.1ms，可靠性達(dá)到99.99999%，連接密度每立方米萬(wàn)級(jí)以上等。為達(dá)到

預(yù)期網(wǎng)絡(luò)性能，6G需要全新的技術(shù)引入，例如超大規(guī)模MIMO、太赫茲、智能

超表面、空天地一體化等。同時(shí)，通信技術(shù)的演進(jìn)也對(duì)測(cè)試測(cè)量技術(shù)和儀器儀表

提出了極大的挑戰(zhàn)。

超大規(guī)模MIMO

被廣泛認(rèn)為是6G潛在關(guān)鍵技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)充分利用空間多樣性來(lái)改善

系統(tǒng)的容量、能源效率和頻譜效率。

考慮到6G信道數(shù)量必不可少的大量增長(zhǎng)以及可能的高波段使用，超大規(guī)模

MIMO測(cè)試測(cè)量方法需要在射頻通道數(shù)、基帶處理、測(cè)試時(shí)間和成本之間找到一

4

個(gè)合理的平衡點(diǎn)，比如使用OTA測(cè)試來(lái)代替電纜的傳導(dǎo)測(cè)試。而OTA需要測(cè)試

設(shè)備結(jié)合暗室來(lái)進(jìn)行，這對(duì)暗室的尺寸是非常大的考驗(yàn)。如想使用遠(yuǎn)場(chǎng)定義范圍

內(nèi)的暗室，暗室尺寸會(huì)變的非常巨大，導(dǎo)致測(cè)試成本急劇增加。為此，可能需要

考慮更現(xiàn)實(shí)可行的方案，比如緊縮場(chǎng)天線測(cè)試技術(shù)。

太赫茲通信

太赫茲是指頻譜在0.1～10THz之間的電磁波，是一種介于微波與光波之間

的全新頻段。太赫茲通信頻譜資源豐富、傳輸速率高（Tbps級(jí)），是未來(lái)移動(dòng)

通信中可能采用的優(yōu)勢(shì)型寬帶無(wú)線接入通信技術(shù)。此外，太赫茲通信還具波束窄、

方向性好、抗干擾能力強(qiáng)、穿透性強(qiáng)、能量效率高等特點(diǎn)。

考慮到太赫茲通信系統(tǒng)Tbps量級(jí)的傳輸速率，將對(duì)高速率、大帶寬信號(hào)的

測(cè)量帶來(lái)極限挑戰(zhàn)。此外，為了實(shí)現(xiàn)信道表征與度量，還需針對(duì)太赫茲通信不同

場(chǎng)景進(jìn)行信道測(cè)量與建模，建立精確實(shí)用化的信道模型，這也對(duì)信道探測(cè)與仿真

提出了新的要求。

可見(jiàn)光通信

可見(jiàn)光通信指利用400-800THz頻譜的高速通信方式，具有免授權(quán)、高保密、

綠色輻射等特點(diǎn)，適合于室內(nèi)場(chǎng)景、空間通信、水下通信等特殊場(chǎng)景以及醫(yī)院、

加油站等電磁敏感場(chǎng)景。

智能超表面

智能超表面采用可編程超材料，通過(guò)主動(dòng)智能調(diào)控，形成幅相、極化可控的

電磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳播環(huán)境的主動(dòng)控制。

超表面材料物理模型與設(shè)計(jì)如何有效評(píng)估、信道狀態(tài)信息如何獲取及探測(cè)、

波束賦形如何精確刻畫、AI使能設(shè)計(jì)如何更加有效，這些參數(shù)性能都需要新的

5

測(cè)量方法及儀器支撐。

空天地一體化

空天地一體化網(wǎng)絡(luò)主要包括不同軌道衛(wèi)星構(gòu)成的天基、各類空中飛行器構(gòu)成

的空基以及衛(wèi)星地面站和傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的地基三部分，是天基、空基、陸基

網(wǎng)絡(luò)的深度融合，需構(gòu)建統(tǒng)一終端、統(tǒng)一空口協(xié)議和組網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，

滿足天基、空基、陸基等各類用戶隨時(shí)隨地的接入與應(yīng)用。

星地一體融合組網(wǎng)后所需的測(cè)試體系需要將衛(wèi)星通信與移動(dòng)通信兩個(gè)領(lǐng)域

的測(cè)試測(cè)量需求融合，測(cè)試的對(duì)象涉及移動(dòng)通信設(shè)備、衛(wèi)星設(shè)備、終端芯片。同

時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化的空間測(cè)量需求將逐步凸顯，未來(lái)需要在有限的物理資源和多種網(wǎng)絡(luò)

空間協(xié)同下構(gòu)建有效的評(píng)估網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備性能的儀器儀表及測(cè)試體系。

移動(dòng)通信測(cè)試儀器儀表的發(fā)展及測(cè)量挑戰(zhàn)

移動(dòng)通信測(cè)試儀器儀表涉及四個(gè)領(lǐng)域，終端領(lǐng)域、網(wǎng)優(yōu)領(lǐng)域、無(wú)線接入網(wǎng)領(lǐng)

域及核心網(wǎng)領(lǐng)域，主要測(cè)試儀器儀表包括綜測(cè)儀、路測(cè)軟件、掃頻儀、信道模擬

器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀、信號(hào)源、終端模擬器、核心網(wǎng)協(xié)議性能測(cè)試

儀等。

終端領(lǐng)域網(wǎng)優(yōu)領(lǐng)域無(wú)線接入領(lǐng)域核心網(wǎng)領(lǐng)域

矢量網(wǎng)絡(luò)分信號(hào)

綜測(cè)儀路測(cè)軟件掃頻儀終端模擬器

核心網(wǎng)性能測(cè)試

頻譜分析儀信道模擬

圖1移動(dòng)通信測(cè)試儀器儀表圖譜

6

未來(lái)5G-A乃至6G網(wǎng)絡(luò)性能的突破和技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)試儀器儀表也提出

了更高的要求：

高頻率

在4G之前，通信頻段主要集中在6GHz以內(nèi)，這也是目前射頻類儀器主要

覆蓋的頻段。隨著通信頻率的提高，尤其是到了毫米波、太赫茲頻段，甚至可見(jiàn)

光，傳統(tǒng)的儀器無(wú)法連續(xù)覆蓋6GHz到10THz頻段及可見(jiàn)光，只能采用變頻的方

式間接測(cè)量。儀器需要配合特殊的毫米波或太赫茲前端才能滿足測(cè)量需求。這導(dǎo)

致了測(cè)試已經(jīng)由傳統(tǒng)的單一設(shè)備演變?yōu)榱藴y(cè)試系統(tǒng)，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度和成本均需要

重新考慮。另外，高頻率還會(huì)帶來(lái)的測(cè)試效率下降、功率誤差惡化等問(wèn)題需要解

決。以頻譜分析儀為例，一般在4G以上的頻段設(shè)計(jì)中會(huì)引入電調(diào)濾波器，其幅

度誤差相對(duì)于低頻段大幅增加，且存在磁滯效應(yīng)，從而導(dǎo)致測(cè)量速度明顯變慢。

大帶寬

帶寬的增加給儀器儀表帶來(lái)的挑戰(zhàn)可能更大。4G之前，通信帶寬一般在

100MHz以內(nèi)，5G的通信帶寬增加到400MHz以上，毫米波的帶寬增加到20GHz

以上，而6G由于引入太赫茲及可見(jiàn)光，通訊帶寬達(dá)到了1THz以上。由于射頻

器件的性能影響，大帶寬直接帶來(lái)了鏈路平坦度的惡化，影響到通信信號(hào)的EVM

（誤差矢量幅度），進(jìn)而惡化了通信系統(tǒng)的峰值流量。而儀器內(nèi)部的平坦度惡化

也會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題，影響對(duì)通信信號(hào)的指標(biāo)測(cè)試。以信號(hào)源為例，輸出2GHz

帶寬的毫米波頻段調(diào)制信號(hào)，要保證信號(hào)的調(diào)制質(zhì)量，對(duì)其射頻鏈路的平坦度，

放大器的非線性，頻綜的相位噪聲要求極高，這對(duì)儀器的性能、校準(zhǔn)算法提出了

巨大的挑戰(zhàn)。

超大規(guī)模MIMO測(cè)試

7

引入超大規(guī)模MIMO和波束賦形技術(shù)后，對(duì)于5G的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和外場(chǎng)測(cè)試

都帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

5G的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試主要采用OTA測(cè)試方法，這確實(shí)利于對(duì)設(shè)備整體的性能進(jìn)

行評(píng)估，但同時(shí)OTA測(cè)試也帶來(lái)了一些問(wèn)題：首先，基站的發(fā)射功率、天線BF

增益、靈敏度等各項(xiàng)射頻指標(biāo)互相影響，難以單獨(dú)評(píng)估，如何更好的覆蓋產(chǎn)品的

各個(gè)部分以及生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為儀器廠商重要的研究課題。其次，頻段

的空間損耗和波動(dòng)程度遠(yuǎn)大于有線損耗，這會(huì)影響測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，從而影

響到測(cè)量精度，尤其是到了毫米波、太赫茲頻段，空間損耗將繼續(xù)增加，對(duì)測(cè)試

工作提出了更大的挑戰(zhàn)。再次，MU-MIMO的多用戶性能測(cè)試，需要模擬用戶在

空間位置分布，特別是用戶的相對(duì)移動(dòng)，給OTA轉(zhuǎn)臺(tái)和探頭設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

最后，不同廠家的暗室和測(cè)試儀器之間的匹配也是一個(gè)全新的問(wèn)題，有些儀器廠

商已經(jīng)提出了整套解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)。

5G的外場(chǎng)測(cè)試挑戰(zhàn)是，如何滿足外場(chǎng)快速準(zhǔn)確的評(píng)估MassiveMIMO水平

和垂直方向性能的需求，如何滿足外場(chǎng)快速準(zhǔn)確的評(píng)估MassiveMIMO室外對(duì)室

內(nèi)覆蓋以及各種遮擋環(huán)境損耗的需求。為了解決這些問(wèn)題，需要借助無(wú)人機(jī)進(jìn)行

測(cè)試，通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載測(cè)試儀表完成水平和垂直方向的性能測(cè)試，使用可調(diào)衰減

矩陣對(duì)于各種環(huán)境損耗的模擬，通過(guò)地面控制系統(tǒng)完成對(duì)無(wú)人機(jī)路線、儀表、信

號(hào)衰減矩陣的一體化控制。

另外，超大規(guī)模MIMO測(cè)試需要真正的多端口儀表，例如多端口矢量網(wǎng)絡(luò)

分析儀。多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀能夠同時(shí)測(cè)試多端口的S參數(shù)，有效減少了測(cè)量

時(shí)間；同時(shí)，每個(gè)測(cè)試端口都配備獨(dú)立的源、參考接收機(jī)和測(cè)量接收機(jī)，可并行

測(cè)試多個(gè)被測(cè)件，提高測(cè)試效率。多端口儀表的主要挑戰(zhàn)包括大規(guī)模多端口幅相

8

一致性的快速校準(zhǔn)、多通道間的串?dāng)_抑制以及并行多路信號(hào)實(shí)時(shí)同步的處理等。

多制式支持

不同網(wǎng)絡(luò)制式的兼容性不單對(duì)網(wǎng)絡(luò)和終端非常重要，未來(lái)對(duì)測(cè)試儀器儀表的

要求也會(huì)越來(lái)越高。過(guò)去儀器儀表廠商只能提供滿足某幾種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試儀表,而

5G/6G測(cè)試儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)是要兼容滿足所有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試需求。

超大規(guī)模連接仿真

下一代移動(dòng)通信技術(shù)如使用太赫茲以上的頻譜，將可提供高達(dá)萬(wàn)/m3級(jí)的用

戶連接密度，將對(duì)未來(lái)終端模擬器和核心網(wǎng)協(xié)議性能測(cè)試儀都提出了更高的協(xié)議

性能要求和海量用戶的仿真需求。除此之外，還需要考慮各種業(yè)務(wù)模擬和業(yè)務(wù)質(zhì)

量的評(píng)估算法，由于ToB、ToC場(chǎng)景下不同業(yè)務(wù)有差異化SLA（Service-Level

agreement）需求，終端、無(wú)線接入、核心網(wǎng)的測(cè)試儀表都需要有靈活的業(yè)務(wù)模

擬能力和對(duì)業(yè)務(wù)質(zhì)量進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)的能力。

未來(lái)這類測(cè)試儀器儀表需要在提供超大規(guī)模連接仿真的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)海量信

令流程的實(shí)時(shí)處理及豐富的業(yè)務(wù)模擬。這就要求具有宏大的儀器資源規(guī)模，能賦

予用戶前所未有的測(cè)量、分析、處理及存儲(chǔ)能力。

無(wú)線信道仿真

除高頻率、大帶寬、超大規(guī)模MIMO帶來(lái)復(fù)雜的信道仿真硬能力需求外，

空天地一體化、智能超表面等技術(shù)的引入，使得無(wú)線信號(hào)的傳播距離、相對(duì)速度、

傳播路徑等發(fā)生巨大變化，這就要求信道模型及模擬仿真算法也需要有相應(yīng)的突

破創(chuàng)新。

9

算力網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域

算力網(wǎng)絡(luò)CFN（ComputingForceNetwork）是中國(guó)移動(dòng)構(gòu)建“連接+算力+

能力”的數(shù)字化新引擎。為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)深度融合發(fā)展，算力網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

從邏輯功能上包括基礎(chǔ)設(shè)施層、編排管理層和運(yùn)營(yíng)服務(wù)層，其中基礎(chǔ)設(shè)施層是以

無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)連接為基礎(chǔ)，利用統(tǒng)一的承載算網(wǎng)技術(shù)和全光高速互聯(lián)等技術(shù)互

聯(lián)高度分布式的算力節(jié)點(diǎn)，通過(guò)算網(wǎng)全域的協(xié)同感知、算力路由、動(dòng)態(tài)調(diào)度等實(shí)

現(xiàn)云、邊、端多級(jí)泛在“算力”自由流動(dòng)，打造兼顧硬件的性能與功耗，資源的負(fù)

載均衡，集約化、綠色化的新型泛在一體化算力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。本章節(jié)主要探討

算力網(wǎng)絡(luò)中承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展、測(cè)試需求及對(duì)儀器儀表的挑戰(zhàn)。

承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展及測(cè)試需求

未來(lái)是萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智聯(lián)和萬(wàn)智互聯(lián)的數(shù)字世界，萬(wàn)物皆有IP地址，無(wú)

處不在的智能IP聯(lián)接，“向下”不斷向網(wǎng)絡(luò)末端延伸，物聯(lián)終端、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)

據(jù)中心、衛(wèi)星通訊都要以IP作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接入互聯(lián)網(wǎng)；“向上”構(gòu)筑智能云網(wǎng)

推動(dòng)萬(wàn)物入云，暢聯(lián)海量數(shù)據(jù)，將泛在算力輸送給千行百業(yè)，提供數(shù)字動(dòng)能。

圖2承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)

10

隨著業(yè)務(wù)需求的多元化、網(wǎng)絡(luò)的融合與泛在化，寬帶戰(zhàn)略的深入推進(jìn)以及

5G規(guī)模建設(shè)，數(shù)據(jù)通信流量呈幾何級(jí)增長(zhǎng)，未來(lái)承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)呈現(xiàn)四大發(fā)展趨

勢(shì)，同時(shí)也對(duì)測(cè)試測(cè)量技術(shù)和儀器儀表提出了更高的要求。

超大帶寬

未來(lái)，隨著5G/6G技術(shù)以及新型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量將保持每

年25%的增長(zhǎng)速度，網(wǎng)絡(luò)帶寬實(shí)現(xiàn)3年翻番、10年超10倍增長(zhǎng)。海量數(shù)據(jù)傳輸

對(duì)帶寬的需求目前已經(jīng)達(dá)到100Gbps級(jí)，不遠(yuǎn)的將來(lái)可達(dá)到Tbps級(jí)。因此寬帶

接入、數(shù)據(jù)中心、光通信傳輸都需要支持超高速的承載，以滿足未來(lái)應(yīng)用對(duì)超大

帶寬的需求。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)承載設(shè)備的端口密度及單端口容量繼續(xù)不斷提升，

單端口容量從100GE到400GE乃至800GE成為必選需求。這也對(duì)高密度、高

性能條件下的400GE/800GE測(cè)試提出了新的需求，儀器儀表需要支持構(gòu)建搭建

上百個(gè)高速測(cè)試端口的測(cè)試床，并具備驗(yàn)證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定性、綜合性能以及各類

可靠性能力。

IPv6+

中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)

模部署行動(dòng)計(jì)劃》中明確提出了未來(lái)十年我國(guó)基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的

總體目標(biāo)、路線圖、時(shí)間表和重要任務(wù)。IPv6+是面向5G和云時(shí)代的智能IP網(wǎng)

絡(luò)，可以滿足5G承載和算網(wǎng)融合靈活組網(wǎng)、業(yè)務(wù)快速開(kāi)通、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、優(yōu)

化用戶體驗(yàn)按需服務(wù)、差異化保障等承載需求。伴隨著IPv6+的推進(jìn)，承載網(wǎng)絡(luò)

測(cè)試儀器儀表需要支持包括SRv6/G-SRv6、網(wǎng)絡(luò)切片、隨流檢測(cè)、新型組播和應(yīng)

用感知網(wǎng)絡(luò)等協(xié)議在內(nèi)的新協(xié)議特性、網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景仿真、流量仿真、

L3VPNv4/v6&EVPNOverSRv6/G-SRv6等各類業(yè)務(wù)仿真及TI-LFA等可靠性驗(yàn)證。

11

同時(shí)，由于SDN技術(shù)的應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)智能化的發(fā)展，承載網(wǎng)絡(luò)測(cè)試技術(shù)仍要進(jìn)一

步支持網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)的仿真，并朝著面向應(yīng)用場(chǎng)景、算法編排、業(yè)務(wù)感知的方向

演進(jìn)，以滿足未來(lái)更多現(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、業(yè)務(wù)編排等新興場(chǎng)景的測(cè)試需求。

確定性

為克服傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)“盡力而為”的局限性，面對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源、生產(chǎn)制造、

車聯(lián)網(wǎng)等對(duì)網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、可靠性和穩(wěn)定性要求極高的垂直行業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，

確定性網(wǎng)絡(luò)被越來(lái)越多的提出和研究。而TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）是一組基于以太

網(wǎng)的新一代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，具備精準(zhǔn)的流量調(diào)度能力，可以保證多種業(yè)務(wù)流量共同高

質(zhì)量傳輸，兼具技術(shù)及成本優(yōu)勢(shì)，被視為在音視頻傳輸、工業(yè)、移動(dòng)承載、車聯(lián)

網(wǎng)等多個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景成為下一代承載的重要技術(shù)。

TSN技術(shù)的測(cè)試重點(diǎn)包括協(xié)議一致性測(cè)試和端到端網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量確定性測(cè)試。協(xié)

議一致性主要包括IEEE802.1Qbv時(shí)間分片調(diào)度、IEEE802.1Qbu報(bào)文搶占、

IEEE802.1Qci流量過(guò)濾與監(jiān)管、IEEE802.1Qcc流預(yù)約協(xié)議增強(qiáng)和性能改進(jìn)、

IEEE802.1CB冗余數(shù)據(jù)傳輸、IEEE802.1QavCBS整形等。端到端網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量確定性

測(cè)試主要包括丟包確定性、時(shí)延確定性、時(shí)間確定性及時(shí)序確定性。

超融合

在新型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部通用計(jì)算、存儲(chǔ)和高性能計(jì)算資源，

服務(wù)器間的所有數(shù)據(jù)交互都要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的計(jì)算和存儲(chǔ)技術(shù)都

在發(fā)生重大變革，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)從原來(lái)的IP、InfiniBand、FiberChannel三

網(wǎng)并存、獨(dú)立部署向全I(xiàn)P化演進(jìn)，傳統(tǒng)的以太網(wǎng)已無(wú)法滿足高性能計(jì)算和存儲(chǔ)

業(yè)務(wù)的需求。構(gòu)建新型以太無(wú)損網(wǎng)絡(luò)，使通用計(jì)算、存儲(chǔ)、智算三大類業(yè)務(wù)均能

融合部署，實(shí)現(xiàn)全生命周期管理和智能運(yùn)維，正在逐步成為現(xiàn)實(shí)。

12

以太無(wú)損網(wǎng)絡(luò)測(cè)試技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)以太網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)，對(duì)儀器儀表提出了三

方面的需求：一是通用性仿真要求。儀器儀表要能夠?qū)oCEv2相關(guān)協(xié)議、

FPC/ECN等功能、DCQCN流控等算法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的、全面的仿真；具備常見(jiàn)RDMA

存儲(chǔ)、計(jì)算類應(yīng)用的仿真能力；支持基于自定義任務(wù)（JOB）的應(yīng)用仿真能力，

能對(duì)集合通信場(chǎng)景各類應(yīng)用和參數(shù)組合進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量模型的仿真。二是高性能要

求。儀器儀表需要具備10K級(jí)大會(huì)話、T比特高吞吐流量發(fā)生能力；多種業(yè)務(wù)、

大數(shù)量、多流向的混合流量構(gòu)造能力；毫秒級(jí)高性能的流控處理速度和統(tǒng)計(jì)能力；

微秒級(jí)微突發(fā)流量收發(fā)能力等特點(diǎn)。三是穩(wěn)定、精確的測(cè)試控制要求。越來(lái)越高

的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試需要儀器儀表要能夠?qū)崿F(xiàn)更加精確的測(cè)試執(zhí)行和管理，保證測(cè)試

的可重復(fù)性和穩(wěn)定性。

承載網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀器儀表的發(fā)展及測(cè)量挑戰(zhàn)

與超大帶寬、IPv6+、確定性網(wǎng)絡(luò)、超融合等承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景相伴而

生的是不斷更新的測(cè)試需求，這些測(cè)試需求對(duì)未來(lái)承載網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀器儀表提出了

明確的技術(shù)研發(fā)方向，包括高速光電相關(guān)測(cè)試儀器、數(shù)通網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀、時(shí)鐘同步

測(cè)試儀等。

圖3承載網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀器儀表體系

13

大容量

對(duì)于高速光電測(cè)試儀器，光電信號(hào)指標(biāo)的測(cè)量能力都有了更高的要求。對(duì)于

高速電接口測(cè)試，需要配置高帶寬的任意波發(fā)生器、能夠模擬host側(cè)走線插損

對(duì)信號(hào)的影響的示波器，同時(shí)配置標(biāo)準(zhǔn)的均衡器以及可靠性的時(shí)鐘恢復(fù)模塊。對(duì)

于高速光接口測(cè)試，400GPAM4光眼圖測(cè)試新增加了TDECQ指標(biāo)，并使用SSPRQ

測(cè)試碼型，同時(shí)根據(jù)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)要求，TDECQ測(cè)試要求光采樣示波器增加均

衡（Equalizer）處理，這也增加了對(duì)測(cè)試儀器儀表的復(fù)雜度。

除了器件的發(fā)送端的信號(hào)參數(shù)以外，為了驗(yàn)證接收機(jī)的性能，還需要對(duì)接收

端的容限及誤碼率進(jìn)行測(cè)試，這就需要儀器儀表具備足夠的參數(shù)調(diào)整能力，支持

產(chǎn)生特定碼型的NRZ或PAM4信號(hào)、模擬發(fā)送端的預(yù)加重、注入不同的正弦抖

動(dòng)以及隨機(jī)抖動(dòng)、模擬通道損耗、模擬相鄰?fù)ǖ涝斐傻拇當(dāng)_，以及對(duì)一致性測(cè)試

點(diǎn)處的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)和修正等。

對(duì)高性能數(shù)通網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀，不僅需要具備較高密度的400GE以上大容量以

太網(wǎng)速率測(cè)試接口，更對(duì)儀表端口流表的發(fā)送和跟蹤數(shù)量提出了新的挑戰(zhàn)。在數(shù)

據(jù)容量方面，要求儀器儀表至少支持50-100個(gè)400GE端口全線速流量發(fā)送，符

合IEEE對(duì)以太網(wǎng)速率+/-100ppm的容限要求并可調(diào)；在控制平面和數(shù)據(jù)平面結(jié)

合的綜合測(cè)試要求上，測(cè)試接口至少應(yīng)能夠具備2M以上的表項(xiàng)測(cè)試能力、32K

以上的獨(dú)立流變化能力以及200條以上不同類型的業(yè)務(wù)編輯能力。

高精度

TSN、以太無(wú)損網(wǎng)絡(luò)等高性能網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的特定要求，對(duì)時(shí)鐘同步測(cè)試儀和數(shù)

通網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀的精度提出了更高的要求。

一是高精度時(shí)鐘。高精度時(shí)鐘是高性能測(cè)試的基石。有了高精度的時(shí)鐘，才

14

能進(jìn)行更精確的流量調(diào)度以及更精確的結(jié)果統(tǒng)計(jì)。這些對(duì)測(cè)試儀器儀表提出了納

秒級(jí)高精度時(shí)鐘同步要求。

二是高精度調(diào)度。近些年對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)流量的采樣研究中發(fā)現(xiàn)，很多高性能業(yè)

務(wù)中往往存在百微秒量級(jí)的流量突發(fā)，這種微突發(fā)對(duì)設(shè)備提出了很高的考驗(yàn)。為

仿真這類業(yè)務(wù)流量，要求測(cè)試儀器儀表至少能實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的流量調(diào)度和控制。

三是高精度統(tǒng)計(jì)呈現(xiàn)。傳統(tǒng)的秒級(jí)流量統(tǒng)計(jì)無(wú)法監(jiān)測(cè)實(shí)際流量的細(xì)節(jié)變化，

因此需要至少毫秒級(jí)的高精度結(jié)果采樣和呈現(xiàn)，才能幫助用戶掌握測(cè)試流量和業(yè)

務(wù)的真實(shí)情況。

智能仿真

隨著IPv6+等新技術(shù)交付速度不斷提升，技術(shù)邊成熟邊部署將成為常態(tài)。新

技術(shù)方案的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證受到組網(wǎng)規(guī)模小和測(cè)試環(huán)境的局限，測(cè)試往往不夠充分，

會(huì)給網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，算網(wǎng)編排等網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)

意圖驗(yàn)證、方案變更驗(yàn)證等新測(cè)試需求，也需要一個(gè)智能仿真測(cè)試系統(tǒng)來(lái)支撐。

智能仿真測(cè)試系統(tǒng)將以儀器儀表為基礎(chǔ)，在測(cè)試技術(shù)提供兩大能力：

一是場(chǎng)景仿真能力。采用端到端的仿真技術(shù)和場(chǎng)景化的測(cè)試環(huán)境是解決技術(shù)

前移驗(yàn)證的最佳方式。通過(guò)構(gòu)建端到端的仿真網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并整合儀表的不同特性，

比如時(shí)間、位置、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等因素，高度還原和精確模擬現(xiàn)網(wǎng)真實(shí)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)質(zhì)

量，提供真實(shí)業(yè)務(wù)規(guī)模、真實(shí)業(yè)務(wù)流量模型、真實(shí)網(wǎng)絡(luò)損傷和定制化的測(cè)試服務(wù)。

場(chǎng)景仿真能力是網(wǎng)絡(luò)孿生技術(shù)在測(cè)試技術(shù)上的探索和應(yīng)用，這對(duì)儀器儀表的協(xié)同

能力、仿真拓?fù)錁?gòu)建能力提出了新的要求。儀器儀表需要支持端到端網(wǎng)絡(luò)上諸多

網(wǎng)元以及算力業(yè)務(wù)的仿真能力，并能夠向上提供仿真參數(shù)特性的一致性API接口。

二是智能測(cè)試能力。智能測(cè)試能力集成場(chǎng)景管理和測(cè)試編排。它一方面提供

15

了上層的人機(jī)交互及下層儀器及設(shè)備管理，提供仿真拓?fù)渚幣偶熬W(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景庫(kù)設(shè)計(jì)

能力；另一方面集成了端到端網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景和實(shí)踐，能進(jìn)行基于意圖的高風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題智

能測(cè)試推薦，儀表要面向被測(cè)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)控制面和數(shù)據(jù)面產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)

試的智能編排和生成，比如復(fù)雜路徑倒換、鏈路保護(hù)、節(jié)點(diǎn)保護(hù)、業(yè)務(wù)遷移等。

應(yīng)用及安全領(lǐng)域

應(yīng)用及安全技術(shù)發(fā)展及測(cè)試需求

當(dāng)前，在5G、物聯(lián)網(wǎng)、新型數(shù)據(jù)中心等新基建的建設(shè)、業(yè)務(wù)廣泛云化和產(chǎn)

業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，網(wǎng)絡(luò)的虛擬化、協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)化、網(wǎng)絡(luò)能力的開(kāi)放化引

入了新的安全風(fēng)險(xiǎn)和測(cè)試需求。

相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全，一方面，安全威脅面在不斷增加和擴(kuò)大。當(dāng)前，多云、

混合云部署成為常態(tài)，算力設(shè)施資源從傳統(tǒng)物理設(shè)備向虛擬化、容器化演進(jìn)，各

類網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)訪問(wèn)更加多元化，傳統(tǒng)安全邊界在逐步消失。另一方面，網(wǎng)絡(luò)攻擊

手段和技術(shù)不斷升級(jí)。地緣政治摩擦、全球貿(mào)易爭(zhēng)端以及日漸激烈的市場(chǎng)環(huán)境，

攻擊手段和技術(shù)越來(lái)專業(yè)化和“國(guó)家化”，當(dāng)下如供應(yīng)鏈攻擊、勒索病毒、APT等

威脅事件日益增多且危害深遠(yuǎn)。

與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可信、安全、合規(guī)的要求越來(lái)越高，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

也隨之不斷更新發(fā)展，呈現(xiàn)出創(chuàng)新活躍的態(tài)勢(shì)。近年來(lái)市場(chǎng)上各類安全產(chǎn)品供應(yīng)

商涌現(xiàn)，安全產(chǎn)品種類激增，但是相應(yīng)的各類安全產(chǎn)品和技術(shù)能力卻參差不齊；

另一方面這些產(chǎn)品彼此孤立、松散組合，使得網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)愈加復(fù)雜，并帶來(lái)了

諸多安全隱患，這些都為安全評(píng)測(cè)帶來(lái)新的課題，也必將推動(dòng)應(yīng)用安全測(cè)試技術(shù)

16

和相關(guān)儀器儀表向前發(fā)展。

新技術(shù)評(píng)測(cè)

以XDR、零信任、人工智能、量子技術(shù)等為代表的新興網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)在當(dāng)前

安全發(fā)展形勢(shì)下成為業(yè)界研究的熱點(diǎn)，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品逐漸部署實(shí)施，亟需有效測(cè)

試方法和工具進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)前業(yè)界普遍采用的基于測(cè)試儀器儀表或知名第三方工

具的靜態(tài)測(cè)試方法，僅針對(duì)已知攻擊報(bào)文或威脅特征的防御效果進(jìn)行簡(jiǎn)單驗(yàn)證和

識(shí)別，對(duì)新興安全技術(shù)和產(chǎn)品的評(píng)測(cè)差之毫厘，失之千里。新興安全產(chǎn)品更加強(qiáng)

調(diào)對(duì)多階段的關(guān)聯(lián)分析、長(zhǎng)時(shí)間的基線學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)的智能研判，以捕捉隱藏較

深、潛伏時(shí)間較長(zhǎng)的高級(jí)威脅行為或特征尚未公布的未知攻擊。儀器儀表如何有

效評(píng)測(cè)新興安全技術(shù)和產(chǎn)品，也需要向高仿真、大數(shù)據(jù)、人工智能方向發(fā)展。

多維多階段安全評(píng)測(cè)

在安全合規(guī)和安全運(yùn)營(yíng)的驅(qū)動(dòng)下，安全產(chǎn)品已大量采購(gòu)部署，但在現(xiàn)網(wǎng)實(shí)戰(zhàn)

場(chǎng)景下的防護(hù)效果、未來(lái)安全建設(shè)的完善方向仍需要通過(guò)評(píng)測(cè)進(jìn)行反饋。多維度

多階段安全評(píng)測(cè)以現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型為背景，疊加多類攻擊手法，以整體安全縱深防

御體系為評(píng)測(cè)目標(biāo)，從而要求儀器儀表應(yīng)覆蓋攻擊偵查、投放利用、橫向移動(dòng)、

控制和行動(dòng)多階段攻擊模擬，同時(shí)前一階段真實(shí)反饋?zhàn)鳛橄乱浑A段輸入的依據(jù)。

未來(lái)安全測(cè)試儀表將借助MITREATT&CK和入侵模擬（BAS）熱點(diǎn)技術(shù)，以權(quán)威

技戰(zhàn)術(shù)知識(shí)圖譜為分析視角，通過(guò)自動(dòng)評(píng)測(cè)定位防護(hù)薄弱點(diǎn)，提供安全加固的指

導(dǎo)建議，協(xié)助用戶建立完整的事前、事中、事后安全運(yùn)營(yíng)閉環(huán)。

應(yīng)用及安全測(cè)試儀器儀表的發(fā)展及測(cè)量挑戰(zhàn)

未來(lái)應(yīng)用與安全的測(cè)試從傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)試向面向真實(shí)行為的系統(tǒng)級(jí)、網(wǎng)絡(luò)級(jí)

17

測(cè)試演進(jìn)，無(wú)論是測(cè)試部署方式還是測(cè)試內(nèi)容都給測(cè)試儀表帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。

云測(cè)試

云測(cè)試需要儀表的提供軟件化、更輕量化的鏡像版本。同時(shí)，為適應(yīng)不同云

環(huán)境，甚至跨云平臺(tái)多點(diǎn)部署，測(cè)試儀表軟件需要有更健壯的適配性。為滿足大

規(guī)模業(yè)務(wù)測(cè)試的需求，測(cè)試儀表需要有分布式的節(jié)點(diǎn)管理能力，能夠通過(guò)統(tǒng)一的

平臺(tái)對(duì)不同位置部署的測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一配置、統(tǒng)一結(jié)果統(tǒng)計(jì)呈現(xiàn)，

并且需要具備云端測(cè)試節(jié)點(diǎn)和本地物理節(jié)點(diǎn)的協(xié)同能力。

動(dòng)態(tài)真實(shí)

對(duì)應(yīng)用及安全測(cè)試儀表，其測(cè)試的有效性與其對(duì)應(yīng)用和安全攻擊的仿真能力

息息相關(guān)?，F(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用愈發(fā)復(fù)雜多樣，動(dòng)態(tài)變化，未來(lái)對(duì)儀表所支持的應(yīng)用仿真、

數(shù)據(jù)仿真和安全仿真都有更高的真實(shí)性要求。

應(yīng)用仿真：儀表需要可靠的真實(shí)應(yīng)用交互仿真能力和海量協(xié)議支持。對(duì)于熱

點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景，可以靈活組合進(jìn)行疊加測(cè)試，甚至可以根據(jù)測(cè)試要求進(jìn)行部分內(nèi)容

的定制化。同時(shí)隨著萬(wàn)物互聯(lián)和上云，工控協(xié)議和物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議從封閉走向開(kāi)放，

其協(xié)議健壯性和性能測(cè)試也給儀器儀表帶來(lái)挑戰(zhàn)。另外，《商用密碼管理?xiàng)l例》

的實(shí)施，也將推動(dòng)應(yīng)用和協(xié)議進(jìn)行更大范圍的安全加密，對(duì)加密算法尤其是國(guó)密

算法的支持、加解密的性能處理能力同樣是應(yīng)用及安全儀表追蹤完善的重要方面。

數(shù)據(jù)仿真：數(shù)據(jù)要素的安全流通，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求，也是國(guó)家安

全的重要組成部分，大量處于探索和初級(jí)階段的數(shù)據(jù)治理方案和產(chǎn)品尚需驗(yàn)證，

儀器儀表應(yīng)支持對(duì)于大規(guī)模個(gè)人數(shù)據(jù)、行業(yè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化生成，同時(shí)還應(yīng)保證語(yǔ)

義的邏輯性。

安全仿真：攻擊庫(kù)的覆蓋度和及時(shí)性是安全測(cè)試儀表的核心，儀器儀表應(yīng)確

18

保覆蓋國(guó)內(nèi)外新近流行的高頻高危漏洞攻擊和國(guó)內(nèi)攻防常用攻擊工具。隨著系統(tǒng)

的更新迭代，相應(yīng)的漏洞攻擊也應(yīng)跟蹤更新，同時(shí)攻擊的逃逸能力、多階段智能

編排也是安全仿真面臨的挑戰(zhàn)。

基礎(chǔ)測(cè)量領(lǐng)域

示波器需求分析及技術(shù)發(fā)展

示波器的主要功能是顯示電信號(hào)的波形，測(cè)量其周期、幅度、頻率、相位等

參數(shù)。示波器可分為通用示波器、多束示波器、取樣示波器、記憶存儲(chǔ)示波器、

邏輯示波器、智能示波器、特殊示波器。其中，運(yùn)用最為廣泛的是通用示波器。

作為一種通用測(cè)試測(cè)量?jī)x器，示波器在信息通信領(lǐng)域的技術(shù)與開(kāi)發(fā)、科研與

生產(chǎn)應(yīng)用中，發(fā)揮著重要的作用。隨著系統(tǒng)的信號(hào)時(shí)鐘速度越來(lái)越快，應(yīng)用對(duì)示

波器的要求也在不斷發(fā)展。除了在性能上要求更高的帶寬、更快的采樣率和更深

存儲(chǔ)長(zhǎng)度之外，從應(yīng)用角度來(lái)看，示波器正被越來(lái)越頻繁地應(yīng)用于測(cè)試復(fù)雜信號(hào)，

包括產(chǎn)品研發(fā)、模擬和數(shù)字電路設(shè)計(jì)、通信、汽車電子等領(lǐng)域。

集成化發(fā)展促使示波器產(chǎn)品在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的市場(chǎng)地位日益受到廠商和行

業(yè)用戶的重視。未來(lái)隨著示波器各行業(yè)用戶需求的不斷提升及相應(yīng)性能的不斷完

善，示波器在整個(gè)測(cè)試測(cè)量行業(yè)中的重要作用將日益凸顯，同時(shí)產(chǎn)品技術(shù)迭代速

度也將逐步加快。整體來(lái)看，行業(yè)對(duì)示波器的需求可以歸類為性能優(yōu)異的射頻前

端、高精度數(shù)字采樣系統(tǒng)、高的波形捕獲率、多樣穩(wěn)定的觸發(fā)系統(tǒng)、更大的存儲(chǔ)

嘗試、更多的應(yīng)用及更加易用。具體技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如下：

從并行測(cè)量發(fā)展到串行測(cè)量

19

過(guò)去的嵌入式設(shè)計(jì)通常采用并行體系結(jié)構(gòu)，這意味著每個(gè)總線組成部分都有

各自的路徑。因此，只要可以使用碼型觸發(fā)或狀態(tài)觸發(fā)找出感興趣的事件，就可

以直觀地解碼總線上的數(shù)據(jù)。然而，現(xiàn)代嵌入式設(shè)計(jì)一般采用串行體系結(jié)構(gòu)，即

連續(xù)發(fā)送總線數(shù)據(jù)。這樣做的原因是它需要的電路板空間較小、成本較低，并且

采用嵌入時(shí)鐘，功率要求也較低。因此，示波器制造商目前提供了各種串行數(shù)據(jù)

觸發(fā)功能、搜索特性和協(xié)議觀察程序。

混合信號(hào)示波器

混合信號(hào)示波器（MSO）是一種綜合測(cè)試儀器，具有示波器的可用性、邏

輯分析儀的測(cè)量能力以及某些串行協(xié)議分析功能。在MSO的顯示器上，可以查

看各種按時(shí)間排列的模擬波形和數(shù)字波形。雖然MSO未能提供邏輯分析儀所能

提供的所有通道（MSO通常有2-4個(gè)模擬輸入和大約16個(gè)數(shù)字輸入），但其用

途完全可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。MSO是針對(duì)當(dāng)前技術(shù)中流行的嵌入混合信號(hào)系統(tǒng)而創(chuàng)

建的。

示波器正更多地用作自動(dòng)檢驗(yàn)工具，而非調(diào)試工具

以往，工程師或技術(shù)人員主要把示波器用于調(diào)試和設(shè)計(jì)工作，例如診斷有故

障的電氣部件?，F(xiàn)在，盡管示波器仍有這方面的作用，但用在自動(dòng)驗(yàn)證方面的情

況越來(lái)越普遍，即檢查設(shè)備是否滿足某個(gè)串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求。在一致

性領(lǐng)域中，每個(gè)采用某個(gè)串行數(shù)據(jù)總線技術(shù)的設(shè)備都必須符合預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)，

以便確保各家制造商制造的不同設(shè)備相互兼容。隨著第二代和第三代標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，

設(shè)備的數(shù)據(jù)速率越來(lái)越高，對(duì)示波器的信號(hào)完整性和眼圖分析性能的要求也隨之

提高，并且要求示波器最大程度地減小對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的影響。

20

頻率測(cè)量?jī)x器需求分析及技術(shù)發(fā)展

頻率測(cè)量?jī)x器是一種專門對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。頻譜儀

可以準(zhǔn)確的測(cè)量頻率并顯示被測(cè)信號(hào)的頻譜，但測(cè)量速度較慢，無(wú)法實(shí)時(shí)快速的

跟蹤捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化。正是由于頻率測(cè)量?jī)x器能夠快速準(zhǔn)確的捕捉到

被測(cè)信號(hào)頻率的變化，因此擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率測(cè)量?jī)x器被廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)線的生產(chǎn)測(cè)試中。

頻率測(cè)量?jī)x器能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出頻率的變化，從而迅速的發(fā)現(xiàn)有

故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，頻率測(cè)量?jī)x器被用來(lái)對(duì)各種

電子測(cè)量設(shè)備的本地振蕩器進(jìn)行校準(zhǔn)。在無(wú)線通信測(cè)試中，頻率測(cè)量?jī)x器既可以

被用來(lái)對(duì)無(wú)線通訊基站的主時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，還可以被用來(lái)對(duì)無(wú)線電臺(tái)的跳頻信號(hào)

和頻率調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分析。

就科學(xué)研究和工程技術(shù)而言，時(shí)間頻率的高精度測(cè)量是非常重要的。時(shí)間頻

率測(cè)控技術(shù)的提高，促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。隨著時(shí)頻技術(shù)的發(fā)展，時(shí)間頻率的

測(cè)量以及控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航定位、通信技術(shù)、航空航天、計(jì)量學(xué)、電子儀

器、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

時(shí)間頻率的測(cè)量技術(shù)，是和頻率源指標(biāo)的提高齊頭并進(jìn)的。隨著晶振、原子

頻標(biāo)等頻率源的頻率準(zhǔn)確度、頻率穩(wěn)定度不斷地提升，對(duì)頻率源的測(cè)量和比對(duì)技

術(shù)要求也越來(lái)越高。對(duì)于頻率測(cè)量?jī)x器，通常有測(cè)量精度高、頻率測(cè)量范圍寬、

取樣時(shí)間范圍寬、價(jià)格低、體積小和功耗低等要求。

對(duì)于頻率源，人們最關(guān)注的往往是它的頻率穩(wěn)定度及頻率準(zhǔn)確度，因此對(duì)于

頻率測(cè)量?jī)x器最主要的要求就是頻率穩(wěn)定度和頻率準(zhǔn)確度的測(cè)量精度要高。在測(cè)

量頻率穩(wěn)定度時(shí)，一般要求頻率測(cè)量?jī)x器的指標(biāo)要比被測(cè)頻率源好3倍或以上，

21

這時(shí)可以認(rèn)為測(cè)量結(jié)果真實(shí)反映了被測(cè)頻率源的指標(biāo)。

除了測(cè)量精度，頻率測(cè)量?jī)x器的頻率測(cè)量范圍也是一項(xiàng)重要指標(biāo)。高準(zhǔn)確度、

高穩(wěn)定度的頻率源，通常具有某些特定的標(biāo)稱頻率。比如原子頻標(biāo)的標(biāo)稱頻率一

般是1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、100MHz等，而通信系統(tǒng)中常用的晶振

的標(biāo)稱頻率往往是1.024MHz、2.048MHz等2的n次冪系列的頻點(diǎn)。原有的頻

率測(cè)量?jī)x器往往只能測(cè)量某些特定的頻率點(diǎn)。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，目前急

需這樣的頻率測(cè)量?jī)x器，它能夠測(cè)量在較寬頻率范圍內(nèi)的任意頻點(diǎn)，在這個(gè)頻率

范圍內(nèi)都有較高的測(cè)量精度，而且成本較低。

22

第三章展望和倡議

儀器儀表本身的行業(yè)角色和定位決定了其市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展需要達(dá)成行業(yè)共

識(shí)。為了滿足未來(lái)我國(guó)信息通信行業(yè)網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)發(fā)展的需要，儀器儀表需要根據(jù)

相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試需求同步進(jìn)行演進(jìn)和升級(jí)。

中國(guó)移動(dòng)希望能夠在中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)的大力支持和指導(dǎo)下，依托信息通信

測(cè)試儀器儀表專業(yè)委員會(huì)這個(gè)產(chǎn)業(yè)平臺(tái)，與廣大合作伙伴通力協(xié)作，圍繞信息通

信儀器儀表的技術(shù)攻關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)制定、生態(tài)構(gòu)建、應(yīng)用推進(jìn)等方面開(kāi)展工作，共同

推動(dòng)國(guó)內(nèi)信息通信測(cè)試儀器儀表產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的成熟發(fā)展，確保儀器儀表能力滿足

未來(lái)信息通信行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需要，助力國(guó)家科技自立自強(qiáng)！

23

目錄

第一章國(guó)內(nèi)信息通信測(cè)試儀器儀表發(fā)展趨勢(shì)...................................................1

儀器儀表是信息通信行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障........................................1

信息通信測(cè)試儀器儀表的產(chǎn)業(yè)發(fā)展................................................................1

信息通信測(cè)試儀器儀表的技術(shù)趨勢(shì)................................................................2

第二章信息通信測(cè)試儀器儀表專題分析...........................................................4

移動(dòng)通信領(lǐng)域....................................................................................................4

移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展及測(cè)試需求....................................................................4

移動(dòng)通信測(cè)試儀器儀表的發(fā)展及測(cè)量挑戰(zhàn)................................................6

算力網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域..................................................................................................10

承載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展及測(cè)試需求..................................................................10

承載網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀器儀表的發(fā)展及測(cè)量挑戰(zhàn)..............................................13

應(yīng)用及安全領(lǐng)域..............................................................................................16

應(yīng)用及安全技術(shù)發(fā)展及測(cè)試需求..............................................................16

應(yīng)用及安全測(cè)試儀器儀表的發(fā)展及測(cè)量挑戰(zhàn)..........................................17

基礎(chǔ)測(cè)量領(lǐng)域..................................................................................................19

示波器需求分析及技術(shù)發(fā)展......................................................................19

頻率測(cè)量?jī)x器需求分析及技術(shù)發(fā)展..........................................................21

第三章展望和倡議.............................................................................................23

聯(lián)合編寫單位及作者...........................................................................................24

uVhUkUcUgYxU8ObPaQoMqQpNtQiNnNpRlOoMrMbRqRqPxNpOpPMYnPpO

前言

為加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)

國(guó)、數(shù)字中國(guó)戰(zhàn)略深入實(shí)施，信息通信行業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展多領(lǐng)域的融合

不斷深入。作為推動(dòng)國(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中堅(jiān)力量，未來(lái)幾年信息通信行業(yè)邁入

了高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。

為進(jìn)一步支撐建立高速泛在、集成互聯(lián)、智能綠色、安全可靠的新型數(shù)字基

礎(chǔ)設(shè)施體系，促進(jìn)信息通信行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，儀器儀表是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)、先行的

先行。作為技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的雙載體，信息通信測(cè)試儀器儀表在科學(xué)技術(shù)研究、

標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、商用驗(yàn)證、計(jì)量認(rèn)證等全產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)中廣泛使用，

是信息通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)演進(jìn)和落地的實(shí)體標(biāo)準(zhǔn)。尤其是高端儀器儀表，更是一個(gè)國(guó)

家科技水平的綜合體現(xiàn)。

中國(guó)移動(dòng)在聚焦“數(shù)智化轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展”主線，構(gòu)建以5G、算力網(wǎng)絡(luò)、

智慧中臺(tái)為重點(diǎn)的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的過(guò)程中，一方面需要依托儀器儀表在多技

術(shù)、多廠商、多網(wǎng)絡(luò)疊加的常態(tài)中保障網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)品業(yè)務(wù)的質(zhì)量；另一方面，為了

更好支撐移動(dòng)通信、算力網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用安全等領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新產(chǎn)品，

也需要同步推動(dòng)儀器儀表及相應(yīng)測(cè)試測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

本白皮書將面向信息通信關(guān)鍵領(lǐng)域的儀器儀表和測(cè)試測(cè)量技術(shù)進(jìn)行分析，并

希望聯(lián)合合作伙伴共同推進(jìn)信息通信測(cè)試儀器儀表的生態(tài)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)需求與

儀器儀表的精準(zhǔn)對(duì)接，從而推動(dòng)信息通信產(chǎn)業(yè)和儀器儀表的協(xié)調(diào)發(fā)展、同頻共振。

本白皮書的版權(quán)歸中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)信息通信測(cè)試儀器儀表專業(yè)委員會(huì)、中

國(guó)移動(dòng)研究院所有，未經(jīng)授權(quán)，任何單位或個(gè)人不得復(fù)制或拷貝本白皮書內(nèi)容。

第一章國(guó)內(nèi)信息通信測(cè)試儀器儀表發(fā)展趨勢(shì)

儀器儀表是信息通信行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障

信息通信測(cè)試儀器儀表（下文簡(jiǎn)稱為“儀器儀表”）是信息化和工業(yè)化深度融

合的源頭，是支撐信息通信產(chǎn)業(yè)和技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展的重“器”。儀器儀表作為網(wǎng)絡(luò)

業(yè)務(wù)及產(chǎn)品質(zhì)量保證的關(guān)鍵要素，廣泛應(yīng)用于技術(shù)研究、設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)制造、

認(rèn)證計(jì)量、現(xiàn)網(wǎng)維護(hù)及優(yōu)化等全行業(yè)場(chǎng)景，貫穿產(chǎn)品技術(shù)商用的全生命周期。

儀器儀表是典型的“專精特新”產(chǎn)品，其以電子技術(shù)為基礎(chǔ)，融合了電子測(cè)量、

射頻微波、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)、軟件、通信協(xié)議、人工智能等多學(xué)科、多領(lǐng)

域的先進(jìn)技術(shù)，由高性能電子元器件構(gòu)成，具有“高科技、高性能、高價(jià)值”的特

征。同時(shí)，其作為技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的雙載體，雖然自身工業(yè)總產(chǎn)值占比僅4%，

但對(duì)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)66%，具有獨(dú)特的產(chǎn)業(yè)話語(yǔ)權(quán)和技術(shù)影響力。儀器儀表泰

斗、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院院士王大珩曾精辟地總結(jié)儀器儀表是“科學(xué)研究的

先行官、工業(yè)生產(chǎn)的倍增器、軍事上的戰(zhàn)斗力、生活上的物化法官”。離開(kāi)信息

通信儀器儀表，一切信息技術(shù)創(chuàng)新及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品質(zhì)量都無(wú)從談起。

信息通信測(cè)試儀器儀表的產(chǎn)業(yè)發(fā)展

從市場(chǎng)上看，全球電子測(cè)量?jī)x器儀表行業(yè)2021年市場(chǎng)規(guī)模約為140.3億美

元，預(yù)計(jì)2025年將以4.7%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)至172.38億美元。而儀器儀表是

我國(guó)除集成電路、汽車外的第三大工業(yè)進(jìn)口商品，我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器儀表市場(chǎng)規(guī)

模約占全球總市場(chǎng)規(guī)模的三分之一，期間CAGR高達(dá)11.5%，成為全球電子測(cè)試

1

儀器儀表主要生產(chǎn)和消費(fèi)市場(chǎng)之一，其中信息通信測(cè)試儀器儀表占比超過(guò)60%，

覆蓋了我國(guó)通信、IT、半導(dǎo)體、工業(yè)電子、智能駕駛等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

從技術(shù)上看，儀器儀表作為測(cè)試計(jì)量工作的標(biāo)尺，產(chǎn)品本身的性能指標(biāo)要求

遠(yuǎn)高于設(shè)備。當(dāng)前信息通信行業(yè)新協(xié)議、新技術(shù)層出不窮，更高帶寬、海量連接、

高可靠、低時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)能力的演進(jìn)將帶來(lái)更加復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，給測(cè)試測(cè)量

技術(shù)提出了許多新的需求和挑戰(zhàn)。作為先行者，儀器儀表須跟隨著技術(shù)發(fā)展同步

謀劃和預(yù)研，測(cè)試設(shè)計(jì)將更復(fù)雜，其整體研發(fā)周期也更長(zhǎng)，技術(shù)門檻極高。在國(guó)

內(nèi)外同行的共同努力下，我國(guó)信息通信測(cè)試儀器儀表及測(cè)量體系已經(jīng)初步建立。

隨著5G/6G時(shí)代的到來(lái)，在更高頻率、更寬帶寬和更優(yōu)性能的要求下，儀器儀

表尤其是高端儀器儀表跟隨著信息通信技術(shù)升級(jí)迭代，逐步融入千行百業(yè)，不斷

拓展新的應(yīng)用場(chǎng)景，行業(yè)價(jià)值將顯著提升，產(chǎn)業(yè)邊際擴(kuò)張明顯。

信息通信測(cè)試儀器儀表的技術(shù)趨勢(shì)

高性能

對(duì)于單體儀器儀表，電子元器件水平的提高推動(dòng)測(cè)試儀器性能特性大幅提升，

關(guān)鍵核心部件的小型化推動(dòng)測(cè)試儀器儀表的高度集成化。特別是高速A/D、D/A

變換器、DSP和FPGA等大規(guī)模集成電路性能提高，測(cè)量電路數(shù)字化前移，未來(lái)

信息通信測(cè)試儀器儀表將在分辨率、精度、量程、采樣頻率等方面進(jìn)一步突破，

實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)測(cè)量性能。超高速數(shù)據(jù)采集、超高精度測(cè)量以及超大規(guī)模數(shù)據(jù)處

理成為儀器儀表性能發(fā)展的主要方向。

網(wǎng)絡(luò)化

隨著算力網(wǎng)絡(luò)、6G、空天地一體化等技術(shù)的提出與構(gòu)建，在線的、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

2

現(xiàn)場(chǎng)條件下的測(cè)試測(cè)量需求將迅速增長(zhǎng)。未來(lái)的測(cè)試體系將打破本地環(huán)境、單一

網(wǎng)絡(luò)的格局，將云計(jì)算、邊緣計(jì)算等技術(shù)框架應(yīng)用到虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)儀器上，形

成更通用靈活的測(cè)試儀器儀表組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多元、異構(gòu)、協(xié)同的一體化大規(guī)模測(cè)試

系統(tǒng)。同時(shí)，如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量方法理論、技術(shù)和工程系統(tǒng)，以服務(wù)未來(lái)各類

空間測(cè)量的需求，也將成為研究的熱點(diǎn)。

智能化

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和普及，其在測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用將帶來(lái)顛覆性

的改變。技術(shù)層面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等智能算法的創(chuàng)新將使得儀器儀表測(cè)量

從傳統(tǒng)的自動(dòng)化升級(jí)到具有場(chǎng)景感知和自適應(yīng)能力。工程層面，人工智能芯片的

應(yīng)用使得智能化測(cè)量的高效實(shí)現(xiàn)成為可能，通過(guò)優(yōu)化測(cè)量算法、提升核心算力以

及AI能力來(lái)增強(qiáng)儀器儀表控制面、數(shù)據(jù)面的處理水平和統(tǒng)計(jì)分析能力。

多元融合

眾多相關(guān)學(xué)科緊密交叉融合，越來(lái)越成為現(xiàn)代儀器技術(shù)，特別是高端儀器技

術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。一方面，儀器科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展借助于當(dāng)前集成電路、通信、IT

等新技術(shù)，儀器儀表的測(cè)量能力不斷提升。另一方面，相關(guān)學(xué)科發(fā)展過(guò)程中遇到

的難題與需求也為發(fā)明新原理的儀器儀表提供了機(jī)遇。隨著5G、云計(jì)算、工業(yè)

互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等業(yè)務(wù)的提速，儀器儀表的技術(shù)要求和應(yīng)用范圍也駛?cè)肓硕鄬W(xué)

科、多領(lǐng)域融合發(fā)展的快車道。儀器儀表在集成支持不同協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)仿真的基礎(chǔ)

上，必須要與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，進(jìn)一步提升數(shù)字化水平，形成通用與專用融合、

硬件與軟件融合的測(cè)試儀器儀表測(cè)量生態(tài)，以滿足下游不同場(chǎng)景的測(cè)試需求。

3

第二章信息通信測(cè)試儀器儀表專題分析

移動(dòng)通信領(lǐng)域

移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展及測(cè)試需求

縱觀移動(dòng)通信的發(fā)展史，可以發(fā)現(xiàn)通信技術(shù)約以10年為一代向前演進(jìn)。衡

量通信制式重要因素之一的速率，從GSM的百kbps、WCDMA的十幾兆，到LTE

的幾百兆，再到如今的5G的Gbps以上。移動(dòng)通信速率極大提升的背后是技術(shù)

的演進(jìn)，更高的頻率，更大的帶寬，高階的調(diào)制方式，MIMO多天線技術(shù)等，而

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信令流程也在這個(gè)過(guò)程中不斷優(yōu)化和發(fā)展。

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和普及，6G已經(jīng)提上日程。6G的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)性能有了極

大的提高：峰值傳輸速率將達(dá)到1Tbps，室內(nèi)定位精度10厘米，室外1米，時(shí)

延小于0.1ms，可靠性達(dá)到99.99999%，連接密度每立方米萬(wàn)級(jí)以上等。為達(dá)到

預(yù)期網(wǎng)絡(luò)性能，6G需要全新的技術(shù)引入，例如超大規(guī)模MIMO、太赫茲、智能

超表面、空天地一體化等。同時(shí)，通信技術(shù)的演進(jìn)也對(duì)測(cè)試測(cè)量技術(shù)和儀器儀表

提出了極大的挑戰(zhàn)。

超大規(guī)模MIMO

被廣泛認(rèn)為是6G潛在關(guān)鍵技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)充分利用空間多樣性來(lái)改善

系統(tǒng)的容量、能源效率和頻譜效率。

考慮到6G信道數(shù)量必不可少的大量增長(zhǎng)以及可能的高波段使用，超大規(guī)模

MIMO測(cè)試測(cè)量方法需要在射頻通道數(shù)、基帶處理、測(cè)試時(shí)間和成本之間找到一

4

個(gè)合理的平衡點(diǎn)，比如使用OTA測(cè)試來(lái)代替電纜的傳導(dǎo)測(cè)試。而OTA需要測(cè)試

設(shè)備結(jié)合暗室來(lái)進(jìn)行，這對(duì)暗室的尺寸是非常大的考驗(yàn)。如想使用遠(yuǎn)場(chǎng)定義范圍

內(nèi)的暗室，暗室尺寸會(huì)變的非常巨大，導(dǎo)致測(cè)試成本急劇增加。為此，可能需要

考慮更現(xiàn)實(shí)可行的方案，比如緊縮場(chǎng)天線測(cè)試技術(shù)。

太赫茲通信

太赫茲是指頻譜在0.1～10THz之間的電磁波，是一種介于微波與光波之間

的全新頻段。太赫茲通信頻譜資源豐富、傳輸速率高（Tbps級(jí)），是未來(lái)移動(dòng)

通信中可能采用的優(yōu)勢(shì)型寬帶無(wú)線接入通信技術(shù)。此外，太赫茲通信還具波束窄、

方向性好、抗干擾能力強(qiáng)、穿透性強(qiáng)、能量效率高等特點(diǎn)。

考慮到太赫茲通信系統(tǒng)Tbps量級(jí)的傳輸速率，將對(duì)高速率、大帶寬信號(hào)的

測(cè)量帶來(lái)極限挑戰(zhàn)。此外，為了實(shí)現(xiàn)信道表征與度量，還需針對(duì)太赫茲通信不同

場(chǎng)景進(jìn)行信道測(cè)量與建模，建立精確實(shí)用化的信道模型，這也對(duì)信道探測(cè)與仿真

提出了新的要求。

可見(jiàn)光通信

可見(jiàn)光通信指利用400-800THz頻譜的高速通信方式，具有免授權(quán)、高保密、

綠色輻射等特點(diǎn)，適合于室內(nèi)場(chǎng)景、空間通信、水下通信等特殊場(chǎng)景以及醫(yī)院、

加油站等電磁敏感場(chǎng)景。

智能超表面

智能超表面采用可編程超材料，通過(guò)主動(dòng)智能調(diào)控，形成幅相、極化可控的

電磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳播環(huán)境的主動(dòng)控制。

超表面材料物理模型與設(shè)計(jì)如何有效評(píng)估、信道狀態(tài)信息如何獲取及探測(cè)、

波束賦形如何精確刻畫、AI使能設(shè)計(jì)如何更加有效，這些參數(shù)性能都需要新的

5

測(cè)量方法及儀器支撐。

空天地一體化

空天地一體化網(wǎng)絡(luò)主要包括不同軌道衛(wèi)星構(gòu)成的天基、各類空中飛行器構(gòu)成

的空基以及衛(wèi)星地面站和傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的地基三部分，是天基、空基、陸基

網(wǎng)絡(luò)的深度融合，需構(gòu)建統(tǒng)一終端、統(tǒng)一空口協(xié)議和組網(wǎng)協(xié)議的服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，

滿足天基、空基、陸基等各類用戶隨時(shí)隨地的接入與應(yīng)用。

星地一體融合組網(wǎng)后所需的測(cè)試體系需要將衛(wèi)星通信與移動(dòng)通信兩個(gè)領(lǐng)域

的測(cè)試測(cè)量需求融合，測(cè)試的對(duì)象涉及移動(dòng)通信設(shè)備、衛(wèi)星設(shè)備、終端芯片。同

時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化的空間測(cè)量需求將逐步凸顯，未來(lái)需要在有限的物理資源和多種網(wǎng)絡(luò)

空間協(xié)同下構(gòu)建有效的評(píng)估網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備性能的儀器儀表及測(cè)試體系。

移動(dòng)通信測(cè)試儀器儀表的發(fā)展及測(cè)量挑戰(zhàn)

移動(dòng)通信測(cè)試儀器儀表涉及四個(gè)領(lǐng)域，終端領(lǐng)域、網(wǎng)優(yōu)領(lǐng)域、無(wú)線接入網(wǎng)領(lǐng)

域及核心網(wǎng)領(lǐng)域，主要測(cè)試儀器儀表包括綜測(cè)儀、路測(cè)軟件、掃頻儀、信道模擬

器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀、信號(hào)源、終端模擬器、核心網(wǎng)協(xié)議性能測(cè)試

儀等。

終端領(lǐng)域網(wǎng)優(yōu)領(lǐng)域無(wú)線接入領(lǐng)域核心網(wǎng)領(lǐng)域

矢量網(wǎng)絡(luò)分信號(hào)

綜測(cè)儀路測(cè)軟件掃頻儀終端模擬器

核心網(wǎng)性能測(cè)試

頻譜分析儀信道模擬

圖1移動(dòng)通信測(cè)試儀器儀表圖譜

6

未來(lái)5G-A乃至6G網(wǎng)絡(luò)性能的突破和技術(shù)的發(fā)展，對(duì)測(cè)試儀器儀表也提出

了更高的要求：

高頻率

在4G之前，通信頻段主要集中在6GHz以內(nèi)，這也是目前射頻類儀器主要

覆蓋的頻段。隨著通信頻率的提高，尤其是到了毫米波、太赫茲頻段，甚至可見(jiàn)

光，傳統(tǒng)的儀器無(wú)法連續(xù)覆蓋6GHz到10THz頻段及可見(jiàn)光，只能采用變頻的方

式間接測(cè)量。儀器需要配合特殊的毫米波或太赫茲前端才能滿足測(cè)量需求。這導(dǎo)

致了測(cè)試已經(jīng)由傳統(tǒng)的單一設(shè)備演變?yōu)榱藴y(cè)試系統(tǒng)，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度和成本均需要

重新考慮。另外，高頻率還會(huì)帶來(lái)的測(cè)試效率下降、功率誤差惡化等問(wèn)題需要解

決。以頻譜分析儀為例，一般在4G以上的頻段設(shè)計(jì)中會(huì)引入電調(diào)濾波器，其幅

度誤差相對(duì)于低頻段大幅增加，且存在磁滯效應(yīng)，從而導(dǎo)致測(cè)量速度明顯變慢。

大帶寬

帶寬的增加給儀器儀表帶來(lái)的挑戰(zhàn)可能更大。4G之前，通信帶寬一般在

100MHz以內(nèi)，5G的通信帶寬增加到400MHz以上，毫米波的帶寬增加到20GHz

以上，而6G由于引入太赫茲及可見(jiàn)光，通訊帶寬達(dá)到了1THz以上。由于射頻

器件的性能影響，大帶寬直接帶來(lái)了鏈路平坦度的惡化，影響到通信信號(hào)的EVM

（誤差矢量幅度），進(jìn)而惡化了通信系統(tǒng)的峰值流量。而儀器內(nèi)部的平坦度惡化

也會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題，影響對(duì)通信信號(hào)的指標(biāo)測(cè)試。以信號(hào)源為例，輸出2GHz

帶寬的毫米波頻段調(diào)制信號(hào)，要保證信號(hào)的調(diào)制質(zhì)量，對(duì)其射頻鏈路的平坦度，

放大器的非線性，頻綜的相位噪聲要求極高，這對(duì)儀器的性能、校準(zhǔn)算法提出了

巨大的挑戰(zhàn)。

超大規(guī)模MIMO測(cè)試

7

引入超大規(guī)模MIMO和波束賦形技術(shù)后，對(duì)于5G的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和外場(chǎng)測(cè)試

都帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

5G的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試主要采用OTA測(cè)試方法，這確實(shí)利于對(duì)設(shè)備整體的性能進(jìn)

行評(píng)估，但同時(shí)OTA測(cè)試也帶來(lái)了一些問(wèn)題：首先，基站的發(fā)射功率、天線BF

增益、靈敏度等各項(xiàng)射頻指標(biāo)互相影響，難以單獨(dú)評(píng)估，如何更好的覆蓋產(chǎn)品的

各個(gè)部分以及生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為儀器廠商重要的研究課題。其次，頻段

的空間損耗和波動(dòng)程度遠(yuǎn)大于有線損耗，這會(huì)影響測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，從而影

響到測(cè)量精度，尤其是到了毫米波、太赫茲頻段，空間損耗將繼續(xù)增加，對(duì)測(cè)試

工作提出了更大的挑戰(zhàn)。再次，MU-MIMO的多用戶性能測(cè)試，需要模擬用戶在

空間位置分布，特別是用戶的相對(duì)移動(dòng)，給OTA轉(zhuǎn)臺(tái)和探頭設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

最后，不同廠家的暗室和測(cè)試儀器之間的匹配也是一個(gè)全新的問(wèn)題，有些儀器廠

商已經(jīng)提出了整套解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)。

5G的外場(chǎng)測(cè)試挑戰(zhàn)是，如何滿足外場(chǎng)快速準(zhǔn)確的評(píng)估MassiveMIMO水平

和垂直方向性能的需求，如何滿足外場(chǎng)快速準(zhǔn)確的評(píng)估MassiveMIMO室外