5G作為全球最熱門話題之一,正在成為全世界關注的焦點。隨著5G技術的深化演進,將催生出更多復雜應用,人-物連接場景將變得更復雜,海量物聯設備接入將帶來大規模系統性風險,仿真模擬技術被視為解決此類痛點的最優方案,而仿真測試的剛性需求同時帶來市場規模的急劇增長。據測算,到2023年仿真軟件測試需求達到百億美元的規模。
仿真無處不在
在工業4.0、智能制造、工業互聯以及自動駕駛的大趨勢下,仿真是支持工業發展的重要基礎,可以貫穿研發設計、生產制造、服務管理和維護反饋等各環節中。一個共識是,基于數字化的仿真具有數據驅動、智能感知、虛實映射和交互協同的特點,正在解鎖工業4.0時代下更多的智能形態,具有更高效經濟、更安全可靠等特點。
具體到5G通信工程鏈里,作為新基建的數字經濟建設的有力抓手,通信仿真幾乎無處不在:在芯片研發階段,儀表類系統仿真主要為了快速進行功能驗證,以羅德、是德科技、安立等為代表;在運營商的網絡建設過程中,以Matlab、Ansys等為代表的公司提供模型化的算法建模仿真,進行大量的預演和前期設計,便于更高效的部署網絡基礎設施;在無線基站覆蓋的建設階段,這類公司還提供無線網絡優化仿真工具,進行網絡優化設計和驗證;在終端,為了研發測試和認證,一類是傳統的儀表類仿真,靠軟件建模仿真,另一類則是用戶使用場景的仿真,在模擬的真實環境中進行盡可能有效的驗證和開發,典型代表包括芬蘭公司5GTNF、聚焦汽車領域的德國公司Cmore以及中國科技公司易誠高科。
仿真測試:跨越品質最后的5%
基于用戶真實使用場景的仿真測試正在成為下一代科技產品品質和用戶體驗的最后一道關,聚焦產品品質的最后5%長尾問題。相較于傳統的外場測試,仿真測試具有極大的優勢:仿真測試提供了完備的多物理場景仿真能力,正如AI在商業落地場景發揮的價值一樣,仿真也可以減少外場測試中大量重復性勞動,據測算,外場測試里,80%的工作量將可以在仿真環境里完成,從而大大降低測試時間和成本,大幅縮短產品研發測試周期。
拿汽車行業來說,自動駕駛領域研發需要海量場景的訓練和測試,仿真測試已成為自動駕駛的基礎關鍵技術,可便捷重現極端場景,與封閉場地測試、道路測試共同推進自動駕駛技術迭代升級。由于車輛是需要開在非常復雜的交通環境中,而這些復雜的交通環境中有行人、車輛以及各種復雜道路,如復雜的立交橋、隧道,這些復雜的、動態的環境都需要仿真出來,動態交互仿真測試可有效加快自動駕駛研發進度。目前,無論是以大眾和豐田為代表的傳統車企還是以谷歌為代表的科技公司,均雙管齊下,同時組建測試車隊和仿真測試平臺來訓練算法、完善自動駕駛功能。
再進一步來說,通信仿真是所有環境仿真的基礎,各類車企尤為看重功能和通信的測試,比如一個場景,開車在使用數據業務的情況下從4G信號覆蓋區進入隧道丟網,在從隧道出來切換到5G網絡,"傳統方法下廠商需要派專人開車帶著測試人員在實際道路上工作好幾個小時才能完成驗證,在我們的環境下足不出戶就能在10分鐘內完成驗證,而且是在大樣本的情況下完成的。我們可以幫助企業加快測試的周期和時間,"易誠高科5G事業部負責人張民說。"我們在復現極端環境上具有很大的優勢,在真實環境下,我們可能很難覆蓋到各種各樣的環境和場景,我們利用十余年的技術積累,形成了一個豐富的數字化場景庫,基于Field to Lab和數字孿生技術,我們可以為自動駕駛提供一些大量極端場景和一致性測試,大幅提升自動駕駛訓練效率"。
數字化讓仿真有據可依
周鴻祎曾在第四屆世界智能大會上提到,"進入全面數字化,會產生軟件定義世界、萬物皆可互聯的特征。"這一點同樣適用于汽車行業,特斯拉效應不僅刺激著中國造車新勢力-小鵬、理想、蔚來先后齊聚美股,同時特斯拉效應也給傳統車企帶來了巨大沖擊,"軟件定義汽車"成為傳統車企的核心議題。
無論是"軟件定義汽車"還是仿真測試,都依賴于一個數字化基礎。高度仿真的環境是自動駕駛仿真測試的基礎,這依賴于海量的數據和數字化環境,可以說數字化、數據化是仿真的底層資產。在數字世界里,仿真測試是一種最為高效的手段和最為精準的方式,可以基本替代外場測試。
"我們認為仿真最大的價值是數字化,源于愛立信的Field To Lab理念,我們通過把現實場景中的因素按照一定的參數進行數據采集、建模和還原方式搬入實驗室,還原出來的仿真環境具有適配能力提升、高效質量控制、 高自動化、腳本化容易等特點,實現可控、可靠、可追溯的標準流程。就像現代醫學一樣,醫生依靠經驗做的往往是定性判斷,而我們則像醫院的那些昂貴的精密儀器一樣,可以為企業用戶提供更精準的數字化量化報告,提供定量分析,我們將外場進行數字化,讓數字化的產品研發有據可依,有量可循。"張民說。
在一致性、可控可回溯的通信環境下,實現智能產品研發和測試是5G+AIoT時代產品研發的新趨勢。基于移動通信Field to Lab研發測試與產品優化,這一理念在愛立信、摩托羅拉、諾基亞,高通等通訊行業名企得到了廣泛的應用。易誠高科通過核心網和基站云物理平臺、多模態場景擬合及數據化工具,基于1000萬行業場景數據,利用Field to Lab和數字孿生,實現實際場景到數字仿真環境的轉變,目前可以實現超過3000種場景的仿真,幫助IoT企業實現"人-機-料-法-環"的產品工程生態閉環。
隨著大數據、人工智能、物聯網等新一代數字技術成為主導性的技術群落,"軟件基建"開始深度滲透到物理世界和虛擬世界,進一步加速形成軟件定義世界的變革基礎。