【中国仪器仪表学会】信息通信测试仪器仪表产业技术白皮书

信息通信测试仪器仪表

产业技术白皮书

中国仪器仪表学会信息通信测试仪器仪表专业委员会

中国移动研究院

2023年6月

前言

为加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济的深度融合，近年来网络强

国、数字中国战略深入实施，信息通信行业与国民经济和社会发展多领域的融合

不断深入。作为推动国家数字经济发展的中坚力量，未来几年信息通信行业迈入

了高质量发展的关键时期。

为进一步支撑建立高速泛在、集成互联、智能绿色、安全可靠的新型数字基

础设施体系，促进信息通信行业的高质量发展，仪器仪表是基础的基础、先行的

先行。作为技术和标准验证的双载体，信息通信测试仪器仪表在科学技术研究、

标准创新、产品研发、生产制造、商用验证、计量认证等全产业环节中广泛使用，

是信息通信产业技术演进和落地的实体标准。尤其是高端仪器仪表，更是一个国

家科技水平的综合体现。

中国移动在聚焦“数智化转型、高质量发展”主线，构建以5G、算力网络、

智慧中台为重点的新型信息基础设施的过程中，一方面需要依托仪器仪表在多技

术、多厂商、多网络叠加的常态中保障网络和产品业务的质量；另一方面，为了

更好支撑移动通信、算力网络以及应用安全等领域的新标准、新技术、新产品，

也需要同步推动仪器仪表及相应测试测量技术的发展和应用。

本白皮书将面向信息通信关键领域的仪器仪表和测试测量技术进行分析，并

希望联合合作伙伴共同推进信息通信测试仪器仪表的生态建设，实现产业需求与

仪器仪表的精准对接，从而推动信息通信产业和仪器仪表的协调发展、同频共振。

本白皮书的版权归中国仪器仪表学会信息通信测试仪器仪表专业委员会、中

国移动研究院所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。

第一章国内信息通信测试仪器仪表发展趋势

仪器仪表是信息通信行业高质量发展的重要保障

信息通信测试仪器仪表（下文简称为“仪器仪表”）是信息化和工业化深度融

合的源头，是支撑信息通信产业和技术高质量发展的重“器”。仪器仪表作为网络

业务及产品质量保证的关键要素，广泛应用于技术研究、设备研发、生产制造、

认证计量、现网维护及优化等全行业场景，贯穿产品技术商用的全生命周期。

仪器仪表是典型的“专精特新”产品，其以电子技术为基础，融合了电子测量、

射频微波、数字信号处理、计算机、软件、通信协议、人工智能等多学科、多领

域的先进技术，由高性能电子元器件构成，具有“高科技、高性能、高价值”的特

征。同时，其作为技术和标准验证的双载体，虽然自身工业总产值占比仅4%，

但对行业经济的影响达66%，具有独特的产业话语权和技术影响力。仪器仪表泰

斗、中国科学院、中国工程院院士王大珩曾精辟地总结仪器仪表是“科学研究的

先行官、工业生产的倍增器、军事上的战斗力、生活上的物化法官”。离开信息

通信仪器仪表，一切信息技术创新及网络产品质量都无从谈起。

信息通信测试仪器仪表的产业发展

从市场上看，全球电子测量仪器仪表行业2021年市场规模约为140.3亿美

元，预计2025年将以4.7%的年复合增长率增长至172.38亿美元。而仪器仪表是

我国除集成电路、汽车外的第三大工业进口商品，我国电子测量仪器仪表市场规

模约占全球总市场规模的三分之一，期间CAGR高达11.5%，成为全球电子测试

1

仪器仪表主要生产和消费市场之一，其中信息通信测试仪器仪表占比超过60%，

覆盖了我国通信、IT、半导体、工业电子、智能驾驶等相关产业。

从技术上看，仪器仪表作为测试计量工作的标尺，产品本身的性能指标要求

远高于设备。当前信息通信行业新协议、新技术层出不穷，更高带宽、海量连接、

高可靠、低时延等网络能力的演进将带来更加复杂多变的网络环境，给测试测量

技术提出了许多新的需求和挑战。作为先行者，仪器仪表须跟随着技术发展同步

谋划和预研，测试设计将更复杂，其整体研发周期也更长，技术门槛极高。在国

内外同行的共同努力下，我国信息通信测试仪器仪表及测量体系已经初步建立。

随着5G/6G时代的到来，在更高频率、更宽带宽和更优性能的要求下，仪器仪

表尤其是高端仪器仪表跟随着信息通信技术升级迭代，逐步融入千行百业，不断

拓展新的应用场景，行业价值将显著提升，产业边际扩张明显。

信息通信测试仪器仪表的技术趋势

高性能

对于单体仪器仪表，电子元器件水平的提高推动测试仪器性能特性大幅提升，

关键核心部件的小型化推动测试仪器仪表的高度集成化。特别是高速A/D、D/A

变换器、DSP和FPGA等大规模集成电路性能提高，测量电路数字化前移，未来

信息通信测试仪器仪表将在分辨率、精度、量程、采样频率等方面进一步突破，

实现更高的系统测量性能。超高速数据采集、超高精度测量以及超大规模数据处

理成为仪器仪表性能发展的主要方向。

网络化

随着算力网络、6G、空天地一体化等技术的提出与构建，在线的、复杂网络

2

现场条件下的测试测量需求将迅速增长。未来的测试体系将打破本地环境、单一

网络的格局，将云计算、边缘计算等技术框架应用到虚拟仪器和网络仪器上，形

成更通用灵活的测试仪器仪表组网，实现多元、异构、协同的一体化大规模测试

系统。同时，如何构建网络化测量方法理论、技术和工程系统，以服务未来各类

空间测量的需求，也将成为研究的热点。

智能化

随着人工智能技术的发展和普及，其在测试测量系统中的应用将带来颠覆性

的改变。技术层面，神经网络、机器学习等智能算法的创新将使得仪器仪表测量

从传统的自动化升级到具有场景感知和自适应能力。工程层面，人工智能芯片的

应用使得智能化测量的高效实现成为可能，通过优化测量算法、提升核心算力以

及AI能力来增强仪器仪表控制面、数据面的处理水平和统计分析能力。

多元融合

众多相关学科紧密交叉融合，越来越成为现代仪器技术，特别是高端仪器技

术发展的趋势。一方面，仪器科学与技术的发展借助于当前集成电路、通信、IT

等新技术，仪器仪表的测量能力不断提升。另一方面，相关学科发展过程中遇到

的难题与需求也为发明新原理的仪器仪表提供了机遇。随着5G、云计算、工业

互联网、人工智能等业务的提速，仪器仪表的技术要求和应用范围也驶入了多学

科、多领域融合发展的快车道。仪器仪表在集成支持不同协议和网络仿真的基础

上，必须要与实际应用紧密结合，进一步提升数字化水平，形成通用与专用融合、

硬件与软件融合的测试仪器仪表测量生态，以满足下游不同场景的测试需求。

3

第二章信息通信测试仪器仪表专题分析

移动通信领域

移动通信技术发展及测试需求

纵观移动通信的发展史，可以发现通信技术约以10年为一代向前演进。衡

量通信制式重要因素之一的速率，从GSM的百kbps、WCDMA的十几兆，到LTE

的几百兆，再到如今的5G的Gbps以上。移动通信速率极大提升的背后是技术

的演进，更高的频率，更大的带宽，高阶的调制方式，MIMO多天线技术等，而

网络架构和信令流程也在这个过程中不断优化和发展。

随着5G网络的建设和普及，6G已经提上日程。6G的目标网络性能有了极

大的提高：峰值传输速率将达到1Tbps，室内定位精度10厘米，室外1米，时

延小于0.1ms，可靠性达到99.99999%，连接密度每立方米万级以上等。为达到

预期网络性能，6G需要全新的技术引入，例如超大规模MIMO、太赫兹、智能

超表面、空天地一体化等。同时，通信技术的演进也对测试测量技术和仪器仪表

提出了极大的挑战。

超大规模MIMO

被广泛认为是6G潜在关键技术之一，这项技术充分利用空间多样性来改善

系统的容量、能源效率和频谱效率。

考虑到6G信道数量必不可少的大量增长以及可能的高波段使用，超大规模

MIMO测试测量方法需要在射频通道数、基带处理、测试时间和成本之间找到一

4

个合理的平衡点，比如使用OTA测试来代替电缆的传导测试。而OTA需要测试

设备结合暗室来进行，这对暗室的尺寸是非常大的考验。如想使用远场定义范围

内的暗室，暗室尺寸会变的非常巨大，导致测试成本急剧增加。为此，可能需要

考虑更现实可行的方案，比如紧缩场天线测试技术。

太赫兹通信

太赫兹是指频谱在0.1～10THz之间的电磁波，是一种介于微波与光波之间

的全新频段。太赫兹通信频谱资源丰富、传输速率高（Tbps级），是未来移动

通信中可能采用的优势型宽带无线接入通信技术。此外，太赫兹通信还具波束窄、

方向性好、抗干扰能力强、穿透性强、能量效率高等特点。

考虑到太赫兹通信系统Tbps量级的传输速率，将对高速率、大带宽信号的

测量带来极限挑战。此外，为了实现信道表征与度量，还需针对太赫兹通信不同

场景进行信道测量与建模，建立精确实用化的信道模型，这也对信道探测与仿真

提出了新的要求。

可见光通信

可见光通信指利用400-800THz频谱的高速通信方式，具有免授权、高保密、

绿色辐射等特点，适合于室内场景、空间通信、水下通信等特殊场景以及医院、

加油站等电磁敏感场景。

智能超表面

智能超表面采用可编程超材料，通过主动智能调控，形成幅相、极化可控的

电磁场，实现对无线传播环境的主动控制。

超表面材料物理模型与设计如何有效评估、信道状态信息如何获取及探测、

波束赋形如何精确刻画、AI使能设计如何更加有效，这些参数性能都需要新的

5

测量方法及仪器支撑。

空天地一体化

空天地一体化网络主要包括不同轨道卫星构成的天基、各类空中飞行器构成

的空基以及卫星地面站和传统地面网络构成的地基三部分，是天基、空基、陆基

网络的深度融合，需构建统一终端、统一空口协议和组网协议的服务化网络架构，

满足天基、空基、陆基等各类用户随时随地的接入与应用。

星地一体融合组网后所需的测试体系需要将卫星通信与移动通信两个领域

的测试测量需求融合，测试的对象涉及移动通信设备、卫星设备、终端芯片。同

时，网络化的空间测量需求将逐步凸显，未来需要在有限的物理资源和多种网络

空间协同下构建有效的评估网络及设备性能的仪器仪表及测试体系。

移动通信测试仪器仪表的发展及测量挑战

移动通信测试仪器仪表涉及四个领域，终端领域、网优领域、无线接入网领

域及核心网领域，主要测试仪器仪表包括综测仪、路测软件、扫频仪、信道模拟

器、矢量网络分析仪、频谱分析仪、信号源、终端模拟器、核心网协议性能测试

仪等。

终端领域网优领域无线接入领域核心网领域

矢量网络分信号

综测仪路测软件扫频仪终端模拟器

核心网性能测试

频谱分析仪信道模拟

图1移动通信测试仪器仪表图谱

6

未来5G-A乃至6G网络性能的突破和技术的发展，对测试仪器仪表也提出

了更高的要求：

高频率

在4G之前，通信频段主要集中在6GHz以内，这也是目前射频类仪器主要

覆盖的频段。随着通信频率的提高，尤其是到了毫米波、太赫兹频段，甚至可见

光，传统的仪器无法连续覆盖6GHz到10THz频段及可见光，只能采用变频的方

式间接测量。仪器需要配合特殊的毫米波或太赫兹前端才能满足测量需求。这导

致了测试已经由传统的单一设备演变为了测试系统，对测量准确度和成本均需要

重新考虑。另外，高频率还会带来的测试效率下降、功率误差恶化等问题需要解

决。以频谱分析仪为例，一般在4G以上的频段设计中会引入电调滤波器，其幅

度误差相对于低频段大幅增加，且存在磁滞效应，从而导致测量速度明显变慢。

大带宽

带宽的增加给仪器仪表带来的挑战可能更大。4G之前，通信带宽一般在

100MHz以内，5G的通信带宽增加到400MHz以上，毫米波的带宽增加到20GHz

以上，而6G由于引入太赫兹及可见光，通讯带宽达到了1THz以上。由于射频

器件的性能影响，大带宽直接带来了链路平坦度的恶化，影响到通信信号的EVM

（误差矢量幅度），进而恶化了通信系统的峰值流量。而仪器内部的平坦度恶化

也会产生同样的问题，影响对通信信号的指标测试。以信号源为例，输出2GHz

带宽的毫米波频段调制信号，要保证信号的调制质量，对其射频链路的平坦度，

放大器的非线性，频综的相位噪声要求极高，这对仪器的性能、校准算法提出了

巨大的挑战。

超大规模MIMO测试

7

引入超大规模MIMO和波束赋形技术后，对于5G的实验室测试和外场测试

都带来巨大挑战。

5G的实验室测试主要采用OTA测试方法，这确实利于对设备整体的性能进

行评估，但同时OTA测试也带来了一些问题：首先，基站的发射功率、天线BF

增益、灵敏度等各项射频指标互相影响，难以单独评估，如何更好的覆盖产品的

各个部分以及生产的各个环节，已经成为仪器厂商重要的研究课题。其次，频段

的空间损耗和波动程度远大于有线损耗，这会影响测试系统的动态范围，从而影

响到测量精度，尤其是到了毫米波、太赫兹频段，空间损耗将继续增加，对测试

工作提出了更大的挑战。再次，MU-MIMO的多用户性能测试，需要模拟用户在

空间位置分布，特别是用户的相对移动，给OTA转台和探头设计带来巨大挑战。

最后，不同厂家的暗室和测试仪器之间的匹配也是一个全新的问题，有些仪器厂

商已经提出了整套解决方案来应对。

5G的外场测试挑战是，如何满足外场快速准确的评估MassiveMIMO水平

和垂直方向性能的需求，如何满足外场快速准确的评估MassiveMIMO室外对室

内覆盖以及各种遮挡环境损耗的需求。为了解决这些问题，需要借助无人机进行

测试，通过无人机搭载测试仪表完成水平和垂直方向的性能测试，使用可调衰减

矩阵对于各种环境损耗的模拟，通过地面控制系统完成对无人机路线、仪表、信

号衰减矩阵的一体化控制。

另外，超大规模MIMO测试需要真正的多端口仪表，例如多端口矢量网络

分析仪。多端口矢量网络分析仪能够同时测试多端口的S参数，有效减少了测量

时间；同时，每个测试端口都配备独立的源、参考接收机和测量接收机，可并行

测试多个被测件，提高测试效率。多端口仪表的主要挑战包括大规模多端口幅相

8

一致性的快速校准、多通道间的串扰抑制以及并行多路信号实时同步的处理等。

多制式支持

不同网络制式的兼容性不单对网络和终端非常重要，未来对测试仪器仪表的

要求也会越来越高。过去仪器仪表厂商只能提供满足某几种标准的测试仪表,而

5G/6G测试仪器仪表的发展趋势是要兼容满足所有异构网络标准的测试需求。

超大规模连接仿真

下一代移动通信技术如使用太赫兹以上的频谱，将可提供高达万/m³级的用

户连接密度，将对未来终端模拟器和核心网协议性能测试仪都提出了更高的协议

性能要求和海量用户的仿真需求。除此之外，还需要考虑各种业务模拟和业务质

量的评估算法，由于ToB、ToC场景下不同业务有差异化SLA（Service-Level

agreement）需求，终端、无线接入、核心网的测试仪表都需要有灵活的业务模

拟能力和对业务质量进行客观评价的能力。

未来这类测试仪器仪表需要在提供超大规模连接仿真的基础上，实现海量信

令流程的实时处理及丰富的业务模拟。这就要求具有宏大的仪器资源规模，能赋

予用户前所未有的测量、分析、处理及存储能力。

无线信道仿真

除高频率、大带宽、超大规模MIMO带来复杂的信道仿真硬能力需求外，

空天地一体化、智能超表面等技术的引入，使得无线信号的传播距离、相对速度、

传播路径等发生巨大变化，这就要求信道模型及模拟仿真算法也需要有相应的突

破创新。

9

算力网络领域

算力网络CFN（ComputingForceNetwork）是中国移动构建“连接+算力+

能力”的数字化新引擎。为了实现计算和网络深度融合发展，算力网络体系架构

从逻辑功能上包括基础设施层、编排管理层和运营服务层，其中基础设施层是以

无所不在的网络连接为基础，利用统一的承载算网技术和全光高速互联等技术互

联高度分布式的算力节点，通过算网全域的协同感知、算力路由、动态调度等实

现云、边、端多级泛在“算力”自由流动，打造兼顾硬件的性能与功耗，资源的负

载均衡，集约化、绿色化的新型泛在一体化算力网络基础设施。本章节主要探讨

算力网络中承载网络技术发展、测试需求及对仪器仪表的挑战。

承载网络技术发展及测试需求

未来是万物互联、万物智联和万智互联的数字世界，万物皆有IP地址，无

处不在的智能IP联接，“向下”不断向网络末端延伸，物联终端、工业互联网、数

据中心、卫星通讯都要以IP作为基础网络协议接入互联网；“向上”构筑智能云网

推动万物入云，畅联海量数据，将泛在算力输送给千行百业，提供数字动能。

图2承载网络技术演进趋势

10

随着业务需求的多元化、网络的融合与泛在化，宽带战略的深入推进以及

5G规模建设，数据通信流量呈几何级增长，未来承载网络技术呈现四大发展趋

势，同时也对测试测量技术和仪器仪表提出了更高的要求。

超大带宽

未来，随着5G/6G技术以及新型数据中心业务的发展，网络流量将保持每

年25%的增长速度，网络带宽实现3年翻番、10年超10倍增长。海量数据传输

对带宽的需求目前已经达到100Gbps级，不远的将来可达到Tbps级。因此宽带

接入、数据中心、光通信传输都需要支持超高速的承载，以满足未来应用对超大

带宽的需求。与此同时，网络承载设备的端口密度及单端口容量继续不断提升，

单端口容量从100GE到400GE乃至800GE成为必选需求。这也对高密度、高

性能条件下的400GE/800GE测试提出了新的需求，仪器仪表需要支持构建搭建

上百个高速测试端口的测试床，并具备验证系统长期稳定性、综合性能以及各类

可靠性能力。

IPv6+

中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《推进互联网协议第六版（IPv6）规

模部署行动计划》中明确提出了未来十年我国基于IPv6的下一代互联网发展的

总体目标、路线图、时间表和重要任务。IPv6+是面向5G和云时代的智能IP网

络，可以满足5G承载和算网融合灵活组网、业务快速开通、简化网络运维、优

化用户体验按需服务、差异化保障等承载需求。伴随着IPv6+的推进，承载网络

测试仪器仪表需要支持包括SRv6/G-SRv6、网络切片、随流检测、新型组播和应

用感知网络等协议在内的新协议特性、网络场景仿真、流量仿真、

L3VPNv4/v6&EVPNOverSRv6/G-SRv6等各类业务仿真及TI-LFA等可靠性验证。

11

同时，由于SDN技术的应用及网络智能化的发展，承载网络测试技术仍要进一

步支持网络控制节点的仿真，并朝着面向应用场景、算法编排、业务感知的方向

演进，以满足未来更多现网规划、网络运维、业务编排等新兴场景的测试需求。

确定性

为克服传统IP网络“尽力而为”的局限性，面对工业互联网、能源、生产制造、

车联网等对网络低时延、可靠性和稳定性要求极高的垂直行业业务的发展需求，

确定性网络被越来越多的提出和研究。而TSN（时间敏感网络）是一组基于以太

网的新一代网络标准，具备精准的流量调度能力，可以保证多种业务流量共同高

质量传输，兼具技术及成本优势，被视为在音视频传输、工业、移动承载、车联

网等多个业务场景成为下一代承载的重要技术。

TSN技术的测试重点包括协议一致性测试和端到端网络质量确定性测试。协

议一致性主要包括IEEE802.1Qbv时间分片调度、IEEE802.1Qbu报文抢占、

IEEE802.1Qci流量过滤与监管、IEEE802.1Qcc流预约协议增强和性能改进、

IEEE802.1CB冗余数据传输、IEEE802.1QavCBS整形等。端到端网络质量确定性

测试主要包括丢包确定性、时延确定性、时间确定性及时序确定性。

超融合

在新型数据中心网络中，数据中心内部通用计算、存储和高性能计算资源，

服务器间的所有数据交互都要通过网络转发。当前数据中心的计算和存储技术都

在发生重大变革，驱动数据中心网络从原来的IP、InfiniBand、FiberChannel三

网并存、独立部署向全IP化演进，传统的以太网已无法满足高性能计算和存储

业务的需求。构建新型以太无损网络，使通用计算、存储、智算三大类业务均能

融合部署，实现全生命周期管理和智能运维，正在逐步成为现实。

12

以太无损网络测试技术区别于传统以太网的测试技术，对仪器仪表提出了三

方面的需求：一是通用性仿真要求。仪器仪表要能够对RoCEv2相关协议、

FPC/ECN等功能、DCQCN流控等算法进行标准的、全面的仿真；具备常见RDMA

存储、计算类应用的仿真能力；支持基于自定义任务（JOB）的应用仿真能力，

能对集合通信场景各类应用和参数组合进行网络流量模型的仿真。二是高性能要

求。仪器仪表需要具备10K级大会话、T比特高吞吐流量发生能力；多种业务、

大数量、多流向的混合流量构造能力；毫秒级高性能的流控处理速度和统计能力；

微秒级微突发流量收发能力等特点。三是稳定、精确的测试控制要求。越来越高

的网络性能测试需要仪器仪表要能够实现更加精确的测试执行和管理，保证测试

的可重复性和稳定性。

承载网络测试仪器仪表的发展及测量挑战

与超大带宽、IPv6+、确定性网络、超融合等承载网络技术应用场景相伴而

生的是不断更新的测试需求，这些测试需求对未来承载网络测试仪器仪表提出了

明确的技术研发方向，包括高速光电相关测试仪器、数通网络测试仪、时钟同步

测试仪等。

图3承载网络测试仪器仪表体系

13

大容量

对于高速光电测试仪器，光电信号指标的测量能力都有了更高的要求。对于

高速电接口测试，需要配置高带宽的任意波发生器、能够模拟host侧走线插损

对信号的影响的示波器，同时配置标准的均衡器以及可靠性的时钟恢复模块。对

于高速光接口测试，400GPAM4光眼图测试新增加了TDECQ指标，并使用SSPRQ

测试码型，同时根据IEEE802.3标准要求，TDECQ测试要求光采样示波器增加均

衡（Equalizer）处理，这也增加了对测试仪器仪表的复杂度。

除了器件的发送端的信号参数以外，为了验证接收机的性能，还需要对接收

端的容限及误码率进行测试，这就需要仪器仪表具备足够的参数调整能力，支持

产生特定码型的NRZ或PAM4信号、模拟发送端的预加重、注入不同的正弦抖

动以及随机抖动、模拟通道损耗、模拟相邻通道造成的串扰，以及对一致性测试

点处的信号进行校准和修正等。

对高性能数通网络测试仪，不仅需要具备较高密度的400GE以上大容量以

太网速率测试接口，更对仪表端口流表的发送和跟踪数量提出了新的挑战。在数

据容量方面，要求仪器仪表至少支持50-100个400GE端口全线速流量发送，符

合IEEE对以太网速率+/-100ppm的容限要求并可调；在控制平面和数据平面结

合的综合测试要求上，测试接口至少应能够具备2M以上的表项测试能力、32K

以上的独立流变化能力以及200条以上不同类型的业务编辑能力。

高精度

TSN、以太无损网络等高性能网络测试的特定要求，对时钟同步测试仪和数

通网络测试仪的精度提出了更高的要求。

一是高精度时钟。高精度时钟是高性能测试的基石。有了高精度的时钟，才

14

能进行更精确的流量调度以及更精确的结果统计。这些对测试仪器仪表提出了纳

秒级高精度时钟同步要求。

二是高精度调度。近些年对实际业务流量的采样研究中发现，很多高性能业

务中往往存在百微秒量级的流量突发，这种微突发对设备提出了很高的考验。为

仿真这类业务流量，要求测试仪器仪表至少能实现微秒级的流量调度和控制。

三是高精度统计呈现。传统的秒级流量统计无法监测实际流量的细节变化，

因此需要至少毫秒级的高精度结果采样和呈现，才能帮助用户掌握测试流量和业

务的真实情况。

智能仿真

随着IPv6+等新技术交付速度不断提升，技术边成熟边部署将成为常态。新

技术方案的实验室验证受到组网规模小和测试环境的局限，测试往往不够充分，

会给网络质量带来一定风险。另一方面，算网编排等网络智能化技术的发展带来

意图验证、方案变更验证等新测试需求，也需要一个智能仿真测试系统来支撑。

智能仿真测试系统将以仪器仪表为基础，在测试技术提供两大能力：

一是场景仿真能力。采用端到端的仿真技术和场景化的测试环境是解决技术

前移验证的最佳方式。通过构建端到端的仿真网络环境，并整合仪表的不同特性，

比如时间、位置、网络质量等因素，高度还原和精确模拟现网真实拓扑和网络质

量，提供真实业务规模、真实业务流量模型、真实网络损伤和定制化的测试服务。

场景仿真能力是网络孪生技术在测试技术上的探索和应用，这对仪器仪表的协同

能力、仿真拓扑构建能力提出了新的要求。仪器仪表需要支持端到端网络上诸多

网元以及算力业务的仿真能力，并能够向上提供仿真参数特性的一致性API接口。

二是智能测试能力。智能测试能力集成场景管理和测试编排。它一方面提供

15

了上层的人机交互及下层仪器及设备管理，提供仿真拓扑编排及网络场景库设计

能力；另一方面集成了端到端网络场景和实践，能进行基于意图的高风险问题智

能测试推荐，仪表要面向被测设备和网络控制面和数据面产生联动，实现网络测

试的智能编排和生成，比如复杂路径倒换、链路保护、节点保护、业务迁移等。

应用及安全领域

应用及安全技术发展及测试需求

当前，在5G、物联网、新型数据中心等新基建的建设、业务广泛云化和产

业数字化转型的浪潮中，网络的虚拟化、协议的互联网化、网络能力的开放化引

入了新的安全风险和测试需求。

相比于传统网络安全，一方面，安全威胁面在不断增加和扩大。当前，多云、

混合云部署成为常态，算力设施资源从传统物理设备向虚拟化、容器化演进，各

类网络及业务访问更加多元化，传统安全边界在逐步消失。另一方面，网络攻击

手段和技术不断升级。地缘政治摩擦、全球贸易争端以及日渐激烈的市场环境，

攻击手段和技术越来专业化和“国家化”，当下如供应链攻击、勒索病毒、APT等

威胁事件日益增多且危害深远。

与此同时，网络基础设施可信、安全、合规的要求越来越高，网络安全技术

也随之不断更新发展，呈现出创新活跃的态势。近年来市场上各类安全产品供应

商涌现，安全产品种类激增，但是相应的各类安全产品和技术能力却参差不齐；

另一方面这些产品彼此孤立、松散组合，使得网络安全建设愈加复杂，并带来了

诸多安全隐患，这些都为安全评测带来新的课题，也必将推动应用安全测试技术

16

和相关仪器仪表向前发展。

新技术评测

以XDR、零信任、人工智能、量子技术等为代表的新兴网络安全技术在当前

安全发展形势下成为业界研究的热点，相关技术产品逐渐部署实施，亟需有效测

试方法和工具进行验证。当前业界普遍采用的基于测试仪器仪表或知名第三方工

具的静态测试方法，仅针对已知攻击报文或威胁特征的防御效果进行简单验证和

识别，对新兴安全技术和产品的评测差之毫厘，失之千里。新兴安全产品更加强

调对多阶段的关联分析、长时间的基线学习、大数据的智能研判，以捕捉隐藏较

深、潜伏时间较长的高级威胁行为或特征尚未公布的未知攻击。仪器仪表如何有

效评测新兴安全技术和产品，也需要向高仿真、大数据、人工智能方向发展。

多维多阶段安全评测

在安全合规和安全运营的驱动下，安全产品已大量采购部署，但在现网实战

场景下的防护效果、未来安全建设的完善方向仍需要通过评测进行反馈。多维度

多阶段安全评测以现网业务模型为背景，叠加多类攻击手法，以整体安全纵深防

御体系为评测目标，从而要求仪器仪表应覆盖攻击侦查、投放利用、横向移动、

控制和行动多阶段攻击模拟，同时前一阶段真实反馈作为下一阶段输入的依据。

未来安全测试仪表将借助MITREATT&CK和入侵模拟（BAS）热点技术，以权威

技战术知识图谱为分析视角，通过自动评测定位防护薄弱点，提供安全加固的指

导建议，协助用户建立完整的事前、事中、事后安全运营闭环。

应用及安全测试仪器仪表的发展及测量挑战

未来应用与安全的测试从传统的单点测试向面向真实行为的系统级、网络级

17

测试演进，无论是测试部署方式还是测试内容都给测试仪表带来了较大挑战。

云测试

云测试需要仪表的提供软件化、更轻量化的镜像版本。同时，为适应不同云

环境，甚至跨云平台多点部署，测试仪表软件需要有更健壮的适配性。为满足大

规模业务测试的需求，测试仪表需要有分布式的节点管理能力，能够通过统一的

平台对不同位置部署的测试节点进行统一管理、统一配置、统一结果统计呈现，

并且需要具备云端测试节点和本地物理节点的协同能力。

动态真实

对应用及安全测试仪表，其测试的有效性与其对应用和安全攻击的仿真能力

息息相关。现网应用愈发复杂多样，动态变化，未来对仪表所支持的应用仿真、

数据仿真和安全仿真都有更高的真实性要求。

应用仿真：仪表需要可靠的真实应用交互仿真能力和海量协议支持。对于热

点应用场景，可以灵活组合进行叠加测试，甚至可以根据测试要求进行部分内容

的定制化。同时随着万物互联和上云，工控协议和物联网协议从封闭走向开放，

其协议健壮性和性能测试也给仪器仪表带来挑战。另外，《商用密码管理条例》

的实施，也将推动应用和协议进行更大范围的安全加密，对加密算法尤其是国密

算法的支持、加解密的性能处理能力同样是应用及安全仪表追踪完善的重要方面。

数据仿真：数据要素的安全流通，是数字经济发展的必然要求，也是国家安

全的重要组成部分，大量处于探索和初级阶段的数据治理方案和产品尚需验证，

仪器仪表应支持对于大规模个人数据、行业数据的自动化生成，同时还应保证语

义的逻辑性。

安全仿真：攻击库的覆盖度和及时性是安全测试仪表的核心，仪器仪表应确

18

保覆盖国内外新近流行的高频高危漏洞攻击和国内攻防常用攻击工具。随着系统

的更新迭代，相应的漏洞攻击也应跟踪更新，同时攻击的逃逸能力、多阶段智能

编排也是安全仿真面临的挑战。

基础测量领域

示波器需求分析及技术发展

示波器的主要功能是显示电信号的波形，测量其周期、幅度、频率、相位等

参数。示波器可分为通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆存储示波器、

逻辑示波器、智能示波器、特殊示波器。其中，运用最为广泛的是通用示波器。

作为一种通用测试测量仪器，示波器在信息通信领域的技术与开发、科研与

生产应用中，发挥着重要的作用。随着系统的信号时钟速度越来越快，应用对示

波器的要求也在不断发展。除了在性能上要求更高的带宽、更快的采样率和更深

存储长度之外，从应用角度来看，示波器正被越来越频繁地应用于测试复杂信号，

包括产品研发、模拟和数字电路设计、通信、汽车电子等领域。

集成化发展促使示波器产品在测试测量领域的市场地位日益受到厂商和行

业用户的重视。未来随着示波器各行业用户需求的不断提升及相应性能的不断完

善，示波器在整个测试测量行业中的重要作用将日益凸显，同时产品技术迭代速

度也将逐步加快。整体来看，行业对示波器的需求可以归类为性能优异的射频前

端、高精度数字采样系统、高的波形捕获率、多样稳定的触发系统、更大的存储

尝试、更多的应用及更加易用。具体技术发展趋势如下：

从并行测量发展到串行测量

19

过去的嵌入式设计通常采用并行体系结构，这意味着每个总线组成部分都有

各自的路径。因此，只要可以使用码型触发或状态触发找出感兴趣的事件，就可

以直观地解码总线上的数据。然而，现代嵌入式设计一般采用串行体系结构，即

连续发送总线数据。这样做的原因是它需要的电路板空间较小、成本较低，并且

采用嵌入时钟，功率要求也较低。因此，示波器制造商目前提供了各种串行数据

触发功能、搜索特性和协议观察程序。

混合信号示波器

混合信号示波器（MSO）是一种综合测试仪器，具有示波器的可用性、逻

辑分析仪的测量能力以及某些串行协议分析功能。在MSO的显示器上，可以查

看各种按时间排列的模拟波形和数字波形。虽然MSO未能提供逻辑分析仪所能

提供的所有通道（MSO通常有2-4个模拟输入和大约16个数字输入），但其用

途完全可以弥补这一点。MSO是针对当前技术中流行的嵌入混合信号系统而创

建的。

示波器正更多地用作自动检验工具，而非调试工具

以往，工程师或技术人员主要把示波器用于调试和设计工作，例如诊断有故

障的电气部件。现在，尽管示波器仍有这方面的作用，但用在自动验证方面的情

况越来越普遍，即检查设备是否满足某个串行数据标准的技术指标要求。在一致

性领域中，每个采用某个串行数据总线技术的设备都必须符合预定的技术指标，

以便确保各家制造商制造的不同设备相互兼容。随着第二代和第三代标准的出现，

设备的数据速率越来越高，对示波器的信号完整性和眼图分析性能的要求也随之

提高，并且要求示波器最大程度地减小对被测系统的影响。

20

频率测量仪器需求分析及技术发展

频率测量仪器是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。频谱仪

可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的

跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率测量仪器能够快速准确的捕捉到

被测信号频率的变化，因此拥有非常广泛的应用范围。

在传统的生产制造企业中，频率测量仪器被广泛的应用在产线的生产测试中。

频率测量仪器能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，从而迅速的发现有

故障的晶振产品，确保产品质量。在计量实验室中，频率测量仪器被用来对各种

电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通信测试中，频率测量仪器既可以

被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号

和频率调制信号进行分析。

就科学研究和工程技术而言，时间频率的高精度测量是非常重要的。时间频

率测控技术的提高，促进了科学技术的发展。随着时频技术的发展，时间频率的

测量以及控制技术广泛应用于导航定位、通信技术、航空航天、计量学、电子仪

器、工业控制等领域。

时间频率的测量技术，是和频率源指标的提高齐头并进的。随着晶振、原子

频标等频率源的频率准确度、频率稳定度不断地提升，对频率源的测量和比对技

术要求也越来越高。对于频率测量仪器，通常有测量精度高、频率测量范围宽、

取样时间范围宽、价格低、体积小和功耗低等要求。

对于频率源，人们最关注的往往是它的频率稳定度及频率准确度，因此对于

频率测量仪器最主要的要求就是频率稳定度和频率准确度的测量精度要高。在测

量频率稳定度时，一般要求频率测量仪器的指标要比被测频率源好3倍或以上，

21

这时可以认为测量结果真实反映了被测频率源的指标。

除了测量精度，频率测量仪器的频率测量范围也是一项重要指标。高准确度、

高稳定度的频率源，通常具有某些特定的标称频率。比如原子频标的标称频率一

般是1MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、100MHz等，而通信系统中常用的晶振

的标称频率往往是1.024MHz、2.048MHz等2的n次幂系列的频点。原有的频

率测量仪器往往只能测量某些特定的频率点。随着现代通信技术的发展，目前急

需这样的频率测量仪器，它能够测量在较宽频率范围内的任意频点，在这个频率

范围内都有较高的测量精度，而且成本较低。

22

第三章展望和倡议

仪器仪表本身的行业角色和定位决定了其市场和技术发展需要达成行业共

识。为了满足未来我国信息通信行业网络和技术发展的需要，仪器仪表需要根据

相关技术标准和测试需求同步进行演进和升级。

中国移动希望能够在中国仪器仪表学会的大力支持和指导下，依托信息通信

测试仪器仪表专业委员会这个产业平台，与广大合作伙伴通力协作，围绕信息通

信仪器仪表的技术攻关、标准制定、生态构建、应用推进等方面开展工作，共同

推动国内信息通信测试仪器仪表产业和技术的成熟发展，确保仪器仪表能力满足

未来信息通信行业高质量发展的需要，助力国家科技自立自强！

23

目录

第一章国内信息通信测试仪器仪表发展趋势...................................................1

仪器仪表是信息通信行业高质量发展的重要保障........................................1

信息通信测试仪器仪表的产业发展................................................................1

信息通信测试仪器仪表的技术趋势................................................................2

第二章信息通信测试仪器仪表专题分析...........................................................4

移动通信领域....................................................................................................4

移动通信技术发展及测试需求....................................................................4

移动通信测试仪器仪表的发展及测量挑战................................................6

算力网络领域..................................................................................................10

承载网络技术发展及测试需求..................................................................10

承载网络测试仪器仪表的发展及测量挑战..............................................13

应用及安全领域..............................................................................................16

应用及安全技术发展及测试需求..............................................................16

应用及安全测试仪器仪表的发展及测量挑战..........................................17

基础测量领域..................................................................................................19

示波器需求分析及技术发展......................................................................19

频率测量仪器需求分析及技术发展..........................................................21

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

联合编写单位及作者...........................................................................................24

uVhUkUcUgYxU8ObPaQoMqQpNtQiNnNpRlOoMrMbRqRqPxNpOpPMYnPpO

前言

为加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济的深度融合，近年来网络强

国、数字中国战略深入实施，信息通信行业与国民经济和社会发展多领域的融合

不断深入。作为推动国家数字经济发展的中坚力量，未来几年信息通信行业迈入

了高质量发展的关键时期。

为进一步支撑建立高速泛在、集成互联、智能绿色、安全可靠的新型数字基

础设施体系，促进信息通信行业的高质量发展，仪器仪表是基础的基础、先行的

先行。作为技术和标准验证的双载体，信息通信测试仪器仪表在科学技术研究、

标准创新、产品研发、生产制造、商用验证、计量认证等全产业环节中广泛使用，

是信息通信产业技术演进和落地的实体标准。尤其是高端仪器仪表，更是一个国

家科技水平的综合体现。

中国移动在聚焦“数智化转型、高质量发展”主线，构建以5G、算力网络、

智慧中台为重点的新型信息基础设施的过程中，一方面需要依托仪器仪表在多技

术、多厂商、多网络叠加的常态中保障网络和产品业务的质量；另一方面，为了

更好支撑移动通信、算力网络以及应用安全等领域的新标准、新技术、新产品，

也需要同步推动仪器仪表及相应测试测量技术的发展和应用。

本白皮书将面向信息通信关键领域的仪器仪表和测试测量技术进行分析，并

希望联合合作伙伴共同推进信息通信测试仪器仪表的生态建设，实现产业需求与

仪器仪表的精准对接，从而推动信息通信产业和仪器仪表的协调发展、同频共振。

本白皮书的版权归中国仪器仪表学会信息通信测试仪器仪表专业委员会、中

国移动研究院所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书内容。

第一章国内信息通信测试仪器仪表发展趋势

仪器仪表是信息通信行业高质量发展的重要保障

信息通信测试仪器仪表（下文简称为“仪器仪表”）是信息化和工业化深度融

合的源头，是支撑信息通信产业和技术高质量发展的重“器”。仪器仪表作为网络

业务及产品质量保证的关键要素，广泛应用于技术研究、设备研发、生产制造、

认证计量、现网维护及优化等全行业场景，贯穿产品技术商用的全生命周期。

仪器仪表是典型的“专精特新”产品，其以电子技术为基础，融合了电子测量、

射频微波、数字信号处理、计算机、软件、通信协议、人工智能等多学科、多领

域的先进技术，由高性能电子元器件构成，具有“高科技、高性能、高价值”的特

征。同时，其作为技术和标准验证的双载体，虽然自身工业总产值占比仅4%，

但对行业经济的影响达66%，具有独特的产业话语权和技术影响力。仪器仪表泰

斗、中国科学院、中国工程院院士王大珩曾精辟地总结仪器仪表是“科学研究的

先行官、工业生产的倍增器、军事上的战斗力、生活上的物化法官”。离开信息

通信仪器仪表，一切信息技术创新及网络产品质量都无从谈起。

信息通信测试仪器仪表的产业发展

从市场上看，全球电子测量仪器仪表行业2021年市场规模约为140.3亿美

元，预计2025年将以4.7%的年复合增长率增长至172.38亿美元。而仪器仪表是

我国除集成电路、汽车外的第三大工业进口商品，我国电子测量仪器仪表市场规

模约占全球总市场规模的三分之一，期间CAGR高达11.5%，成为全球电子测试

1

仪器仪表主要生产和消费市场之一，其中信息通信测试仪器仪表占比超过60%，

覆盖了我国通信、IT、半导体、工业电子、智能驾驶等相关产业。

从技术上看，仪器仪表作为测试计量工作的标尺，产品本身的性能指标要求

远高于设备。当前信息通信行业新协议、新技术层出不穷，更高带宽、海量连接、

高可靠、低时延等网络能力的演进将带来更加复杂多变的网络环境，给测试测量

技术提出了许多新的需求和挑战。作为先行者，仪器仪表须跟随着技术发展同步

谋划和预研，测试设计将更复杂，其整体研发周期也更长，技术门槛极高。在国

内外同行的共同努力下，我国信息通信测试仪器仪表及测量体系已经初步建立。

随着5G/6G时代的到来，在更高频率、更宽带宽和更优性能的要求下，仪器仪

表尤其是高端仪器仪表跟随着信息通信技术升级迭代，逐步融入千行百业，不断

拓展新的应用场景，行业价值将显著提升，产业边际扩张明显。

信息通信测试仪器仪表的技术趋势

高性能

对于单体仪器仪表，电子元器件水平的提高推动测试仪器性能特性大幅提升，

关键核心部件的小型化推动测试仪器仪表的高度集成化。特别是高速A/D、D/A

变换器、DSP和FPGA等大规模集成电路性能提高，测量电路数字化前移，未来

信息通信测试仪器仪表将在分辨率、精度、量程、采样频率等方面进一步突破，

实现更高的系统测量性能。超高速数据采集、超高精度测量以及超大规模数据处

理成为仪器仪表性能发展的主要方向。

网络化

随着算力网络、6G、空天地一体化等技术的提出与构建，在线的、复杂网络

2

现场条件下的测试测量需求将迅速增长。未来的测试体系将打破本地环境、单一

网络的格局，将云计算、边缘计算等技术框架应用到虚拟仪器和网络仪器上，形

成更通用灵活的测试仪器仪表组网，实现多元、异构、协同的一体化大规模测试

系统。同时，如何构建网络化测量方法理论、技术和工程系统，以服务未来各类

空间测量的需求，也将成为研究的热点。

智能化

随着人工智能技术的发展和普及，其在测试测量系统中的应用将带来颠覆性

的改变。技术层面，神经网络、机器学习等智能算法的创新将使得仪器仪表测量

从传统的自动化升级到具有场景感知和自适应能力。工程层面，人工智能芯片的

应用使得智能化测量的高效实现成为可能，通过优化测量算法、提升核心算力以

及AI能力来增强仪器仪表控制面、数据面的处理水平和统计分析能力。

多元融合

众多相关学科紧密交叉融合，越来越成为现代仪器技术，特别是高端仪器技

术发展的趋势。一方面，仪器科学与技术的发展借助于当前集成电路、通信、IT

等新技术，仪器仪表的测量能力不断提升。另一方面，相关学科发展过程中遇到

的难题与需求也为发明新原理的仪器仪表提供了机遇。随着5G、云计算、工业

互联网、人工智能等业务的提速，仪器仪表的技术要求和应用范围也驶入了多学

科、多领域融合发展的快车道。仪器仪表在集成支持不同协议和网络仿真的基础

上，必须要与实际应用紧密结合，进一步提升数字化水平，形成通用与专用融合、

硬件与软件融合的测试仪器仪表测量生态，以满足下游不同场景的测试需求。

3

第二章信息通信测试仪器仪表专题分析

移动通信领域

移动通信技术发展及测试需求

纵观移动通信的发展史，可以发现通信技术约以10年为一代向前演进。衡

量通信制式重要因素之一的速率，从GSM的百kbps、WCDMA的十几兆，到LTE

的几百兆，再到如今的5G的Gbps以上。移动通信速率极大提升的背后是技术

的演进，更高的频率，更大的带宽，高阶的调制方式，MIMO多天线技术等，而

网络架构和信令流程也在这个过程中不断优化和发展。

随着5G网络的建设和普及，6G已经提上日程。6G的目标网络性能有了极

大的提高：峰值传输速率将达到1Tbps，室内定位精度10厘米，室外1米，时

延小于0.1ms，可靠性达到99.99999%，连接密度每立方米万级以上等。为达到

预期网络性能，6G需要全新的技术引入，例如超大规模MIMO、太赫兹、智能

超表面、空天地一体化等。同时，通信技术的演进也对测试测量技术和仪器仪表

提出了极大的挑战。

超大规模MIMO

被广泛认为是6G潜在关键技术之一，这项技术充分利用空间多样性来改善

系统的容量、能源效率和频谱效率。

考虑到6G信道数量必不可少的大量增长以及可能的高波段使用，超大规模

MIMO测试测量方法需要在射频通道数、基带处理、测试时间和成本之间找到一

4

个合理的平衡点，比如使用OTA测试来代替电缆的传导测试。而OTA需要测试

设备结合暗室来进行，这对暗室的尺寸是非常大的考验。如想使用远场定义范围

内的暗室，暗室尺寸会变的非常巨大，导致测试成本急剧增加。为此，可能需要

考虑更现实可行的方案，比如紧缩场天线测试技术。

太赫兹通信

太赫兹是指频谱在0.1～10THz之间的电磁波，是一种介于微波与光波之间

的全新频段。太赫兹通信频谱资源丰富、传输速率高（Tbps级），是未来移动

通信中可能采用的优势型宽带无线接入通信技术。此外，太赫兹通信还具波束窄、

方向性好、抗干扰能力强、穿透性强、能量效率高等特点。

考虑到太赫兹通信系统Tbps量级的传输速率，将对高速率、大带宽信号的

测量带来极限挑战。此外，为了实现信道表征与度量，还需针对太赫兹通信不同

场景进行信道测量与建模，建立精确实用化的信道模型，这也对信道探测与仿真

提出了新的要求。

可见光通信

可见光通信指利用400-800THz频谱的高速通信方式，具有免授权、高保密、

绿色辐射等特点，适合于室内场景、空间通信、水下通信等特殊场景以及医院、

加油站等电磁敏感场景。

智能超表面

智能超表面采用可编程超材料，通过主动智能调控，形成幅相、极化可控的

电磁场，实现对无线传播环境的主动控制。

超表面材料物理模型与设计如何有效评估、信道状态信息如何获取及探测、

波束赋形如何精确刻画、AI使能设计如何更加有效，这些参数性能都需要新的

5

测量方法及仪器支撑。

空天地一体化

空天地一体化网络主要包括不同轨道卫星构成的天基、各类空中飞行器构成

的空基以及卫星地面站和传统地面网络构成的地基三部分，是天基、空基、陆基

网络的深度融合，需构建统一终端、统一空口协议和组网协议的服务化网络架构，

满足天基、空基、陆基等各类用户随时随地的接入与应用。

星地一体融合组网后所需的测试体系需要将卫星通信与移动通信两个领域

的测试测量需求融合，测试的对象涉及移动通信设备、卫星设备、终端芯片。同

时，网络化的空间测量需求将逐步凸显，未来需要在有限的物理资源和多种网络

空间协同下构建有效的评估网络及设备性能的仪器仪表及测试体系。

移动通信测试仪器仪表的发展及测量挑战

移动通信测试仪器仪表涉及四个领域，终端领域、网优领域、无线接入网领

域及核心网领域，主要测试仪器仪表包括综测仪、路测软件、扫频仪、信道模拟

器、矢量网络分析仪、频谱分析仪、信号源、终端模拟器、核心网协议性能测试

仪等。

终端领域网优领域无线接入领域核心网领域

矢量网络分信号

综测仪路测软件扫频仪终端模拟器

核心网性能测试

频谱分析仪信道模拟

图1移动通信测试仪器仪表图谱

6

未来5G-A乃至6G网络性能的突破和技术的发展，对测试仪器仪表也提出

了更高的要求：

高频率

在4G之前，通信频段主要集中在6GHz以内，这也是目前射频类仪器主要

覆盖的频段。随着通信频率的提高，尤其是到了毫米波、太赫兹频段，甚至可见

光，传统的仪器无法连续覆盖6GHz到10THz频段及可见光，只能采用变频的方

式间接测量。仪器需要配合特殊的毫米波或太赫兹前端才能满足测量需求。这导

致了测试已经由传统的单一设备演变为了测试系统，对测量准确度和成本均需要

重新考虑。另外，高频率还会带来的测试效率下降、功率误差恶化等问题需要解

决。以频谱分析仪为例，一般在4G以上的频段设计中会引入电调滤波器，其幅

度误差相对于低频段大幅增加，且存在磁滞效应，从而导致测量速度明显变慢。

大带宽

带宽的增加给仪器仪表带来的挑战可能更大。4G之前，通信带宽一般在

100MHz以内，5G的通信带宽增加到400MHz以上，毫米波的带宽增加到20GHz

以上，而6G由于引入太赫兹及可见光，通讯带宽达到了1THz以上。由于射频

器件的性能影响，大带宽直接带来了链路平坦度的恶化，影响到通信信号的EVM

（误差矢量幅度），进而恶化了通信系统的峰值流量。而仪器内部的平坦度恶化

也会产生同样的问题，影响对通信信号的指标测试。以信号源为例，输出2GHz

带宽的毫米波频段调制信号，要保证信号的调制质量，对其射频链路的平坦度，

放大器的非线性，频综的相位噪声要求极高，这对仪器的性能、校准算法提出了

巨大的挑战。

超大规模MIMO测试

7

引入超大规模MIMO和波束赋形技术后，对于5G的实验室测试和外场测试

都带来巨大挑战。

5G的实验室测试主要采用OTA测试方法，这确实利于对设备整体的性能进

行评估，但同时OTA测试也带来了一些问题：首先，基站的发射功率、天线BF

增益、灵敏度等各项射频指标互相影响，难以单独评估，如何更好的覆盖产品的

各个部分以及生产的各个环节，已经成为仪器厂商重要的研究课题。其次，频段

的空间损耗和波动程度远大于有线损耗，这会影响测试系统的动态范围，从而影

响到测量精度，尤其是到了毫米波、太赫兹频段，空间损耗将继续增加，对测试

工作提出了更大的挑战。再次，MU-MIMO的多用户性能测试，需要模拟用户在

空间位置分布，特别是用户的相对移动，给OTA转台和探头设计带来巨大挑战。

最后，不同厂家的暗室和测试仪器之间的匹配也是一个全新的问题，有些仪器厂

商已经提出了整套解决方案来应对。

5G的外场测试挑战是，如何满足外场快速准确的评估MassiveMIMO水平

和垂直方向性能的需求，如何满足外场快速准确的评估MassiveMIMO室外