تستمر شبكة 5G في التطور وتتخذ شكل المعيار اللاسلكي المتنقل البارز التالي. كأساس لجميع مجالات تطبيقات 5G ، تعد معدات شبكات الهاتف المحمول عالية الأداء أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق النجاح. 5G New Radio (NR) هو الجيل التالي من شبكات الهاتف المحمول ويستغل النطاقات الجديدة في نطاق التردد 1 (FR1) من 410 ميجاهرتز إلى 7.125 جيجاهرتز ويقدم ترددات أعلى في نطاق الموجات المليمترية ، المشار إليها باسم نطاق التردد 2 (FR2) من 24.25 جيجاهرتز إلى 52.6 جيجاهرتز.
هناك العديد من التحديات المرتبطة بشبكة الجيل الخامس. واحدة من أكبر التحديات هي المرونة المطلقة لشبكة 5G. تباعد الناقل الفرعي ومدة الرمز ومدة البادئة الدورية وعرض النطاق الترددي والترددات من 5 ميجاهرتز إلى 400 جيجاهرتز والوظائف الافتراضية (الشبكة الأساسية) والمزيد تجعل 43.5G معقدة بشكل لا يصدق. لاختبار 5G بالكامل ، تحتاج معدات الاختبار أيضًا إلى أن تكون مرنة بشكل لا يصدق لتقليل الحاجة إلى العشرات من حلول اختبار 5G المختلفة.
يعد توحيد معايير 5G والتطبيقات التي تركز على النطاق العريض المتنقل المحسن (eMBB) أول حالات الاستخدام الرئيسية لتسهيل خدمات البيانات الأسرع للمستخدمين النهائيين. يتطلب تمكين eMBB استخدام تقنيات مثل تشكيل الحزمة التي تنطوي على تحديات تصميم معينة لمعدات البنية التحتية لشبكة المحمول.
حالتا الاستخدام الرئيسيتان الأخريان هما الاتصالات الضخمة من نوع الماكينة (mMTC) والاتصالات فائقة الموثوقية وذات زمن الوصول المنخفض (URLLC). تدعم حالة استخدام mMTC اتصالات سريعة وغير محدودة لعدد كبير من الأجهزة مثل المطلوبة لتطبيقات إنترنت الأشياء. بالنسبة إلى URLLC ، تعد الاتصالات الموثوقة وزمن الانتقال المنخفض من الموضوعات الرئيسية ، وهي إلزامية للتطبيقات الرأسية مثل إنترنت الأشياء الصناعي والقيادة الذاتية.
أول تطبيقات 5G تركز على eMBB و mMTC و URLLC (المصدر: Rohde & Schwarz)
اتجاهات البنية التحتية
مرونة
يتطلب تطور جهاز المستخدم من هاتف عادي إلى جهاز يحركه التطبيق يدعم حالات الاستخدام المختلفة بنية تحتية مرنة يمكنها التعامل مع متطلبات خدمة 5G المرتبطة بـ eMBB و URLLC و mMTC. بينما تسمح طرق الشبكة المعرفة بالبرمجيات بتحويل الوظائف إلى وظائف افتراضية ، سيتم فصل الوظائف الفعلية عن الربط المباشر للأجهزة. هذا يعني أن وظائف الشبكة لم تعد منظمة لعناصر أجهزة معينة في الشبكة. قد يتم تنفيذ بعض وظائف الشبكة في السحابة ، بينما يمكن تنفيذ وظائف أخرى في الأجهزة.
تتيح الشبكات المفصلة والواجهات المفتوحة مفهومًا متعدد البائعين وتسريع عمليات تقديم الخدمة الجديدة. الهدف هو جعل الشبكة ذكية ومرنة ومرنة. تتطلب استراتيجيات نشر 5G المستقلة وغير المستقلة أجهزة مرنة للعمل مع التقنيات القديمة للجيل الثاني والثالث والرابع. تجعل المتطلبات الفنية المتزايدة باستمرار لشبكة 2G جنبًا إلى جنب مع تعقيد النظام من الضروري الاعتماد على معدات اختبار واقية من المستقبل وحلول اختبار مخصصة ومُحسّنة للتطبيق طوال دورة الحياة بأكملها.
تكثيف الشبكة
يؤدي الطلب المتزايد باستمرار على معدلات بيانات أعلى إلى دفع الخلايا الكبيرة إلى أقصى حدودها. يتيح تكثيف الشبكة إمكانية التعامل مع متطلبات السعة الصعبة من خلال استكمال الخلايا الكلية. اعتمادًا على الطيف الترددي المتاح ولوائح التنفيذ ، تتراوح حلول تكثيف الشبكة من الخلايا الصغيرة منخفضة الطاقة إلى أنظمة الهوائيات الموزعة وحلول mmWave. كواحدة من حالات الاستخدام الأولى لتطبيقات 5G mmWave ، يستخدم الوصول اللاسلكي الثابت للميل الأخير السعة المتزايدة بشكل كبير لجلب النطاق العريض إلى المنازل الخاصة.
بالإضافة إلى دعم نطاقات التردد الجديدة لـ FR2 ، يجب أن تظل معدات الاختبار مرنة بما يكفي لدعم جميع المراحل والمراحل المختلفة لـ 5G مثل التعايش المستمر مع LTE ، واستخدام مشاركة الطيف الديناميكي ، والانتقال من NSA إلى SA. يجب أيضًا اختبار متطلبات زمن الوصول والموثوقية الجديدة لشبكات الحرم الجامعي والتحقق منها. يعد الاختبار عن طريق الهواء ، بدلاً من الاختبار الذي تم إجراؤه ، الآن ضرورة في موقع الخلية لضمان مقاييس الجودة مع اعتماد واسع النطاق لتشكيل الحزمة.
تشمل البنية التحتية اللاسلكية 5G شبكة من محطات الخلايا الكبيرة والصغيرة. (المصدر: Rohde & Schwarz)
تطور بنية شبكة المحمول
تتزايد أهمية البنية التحتية لشبكة الهاتف المحمول 5G جنبًا إلى جنب مع الحاجة إلى أداء موثوق للشبكة في حالات الاستخدام المختلفة ، بدءًا من تدفقات البيانات المتفرقة إلى النقل السريع والموثوق بزمن انتقال منخفض. تستهدف الاتجاهات مثل الحوسبة السحابية والتجزئة والحوسبة متعددة الوصول شبكات ذكية ومرنة ومرنة. يتمثل التحدي في سد الفجوة بين المركزية ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وانخفاض التعقيد مقابل نشر الشبكة المفصلة الهرمي الذي يعزز زمن الوصول المنخفض ، والتحكم الذكي في RAN ، وجوانب الجدولة المثلى لجودة الخدمة (QoS).
تتيح ميزة الوصول والتوصيل المتكاملة لـ 3GPP إمكانية الوصول والتوصيل عبر نفس الواجهة الهوائية 5G التكنلوجيا، والاستفادة من النشر السريع لمكونات البنية التحتية. يعد الاتصال في كل مكان هدفًا مهمًا لتوفير الاتصال بالمناطق الريفية وشبكات إنترنت الأشياء في المواقع النائية، مما يعزز الشبكات غير الأرضية.
منتجات ينصح بها
تتيح قياسات الشبكة الموثوقة تحسينات QoE
الشبكات الخاصة / المحلية
يمكن للصناعات مثل مرافق الإنتاج استخدام تقنية 5G لإنشاء شبكة محلية أو خاصة داخل منطقة مخصصة. استنادًا إلى تقطيع الشبكة أو الشبكات الفردية المملوكة للصناعة ، تتميز الشبكات الخاصة باتصال موحد وخدمات محسّنة لحالة الاستخدام وبيئة آمنة. بدأت الحكومات في توفير توزيعات طيف محددة للشبكات الخاصة. يمكن لمشغلي الشبكات تقديم شبكة غير عامة كشبكة افتراضية كخدمة لعملائهم.
اعتمادًا على ما إذا كان سيتم إجراء الاختبارات بواسطة مالك الشبكة أو الاستعانة بمصادر خارجية لمشغل الهاتف المحمول أو جهة خارجية أخرى ، يجب أن يصبح الاختبار جزءًا من عملية امتلاك وتشغيل شبكة خاصة لضمان جودة الشبكة وأدائها وموثوقيتها .
اختبار التحديات
مكون البحث والتطوير
يبدأ تطوير معدات الشبكة اللاسلكية باختبار مكونات التردد اللاسلكي (مضخم الطاقة ، الواجهة الأمامية للتردد اللاسلكي ، محول D / A ، المرشح ، صفائف الهوائي) والتحقق من معالجة الإشارات الرقمية ووحدات الطاقة. عادةً ما تُستخدم إشارات الموجة المستمرة لتوصيف مقاييس أداء التردد الراديوي مثل معلمات S. يتم تطبيق طرق أكثر تعقيدًا بشكل متزايد لإجراء الاختبار باستخدام الإشارات المعدلة. تساعد التقنيات المتقدمة مثل التشوه المسبق الرقمي في تحقيق الأداء الأمثل.
التصميم والتحقق
يساعد اختبار التصميم والتحقق من الصحة على ضمان الأداء الوظيفي للمكونات والأنظمة الفرعية والأنظمة عبر مجموعة واسعة من الظروف. يمكن أن يكون لتسلسلات الاختبار نطاق كبير وتغطي معلمات متعددة مثل التردد والطاقة والحزم ودرجة الحرارة. ويشمل ذلك أداء القدرة والتشكيل للمكونات وأجهزة الإرسال ، ودقة تشكيل الحزمة (على سبيل المثال ، اتجاه الحزمة والقدرة) ، وسلامة الإشارة عبر السطوح البينية الرقمية عالية السرعة.
التكامل والتحقق
تغطي اختبارات التكامل والتحقق المحطة الأساسية الكاملة وأنظمتها الفرعية. تشمل تحديات اختبار 5G تعقيد الهوائي وتوسيع النطاق الترددي والترددات الأعلى. يشمل الاختبار مخططات الإشعاع الكروية والقدرة المشعة الكلية وخصائص المرسل وأداء المستقبل ، بما في ذلك تحليل الأداء على مدى درجة حرارة كبير لجميع الإشارات. ينصب التركيز على مجموعات الميزات واكتمال الاختبارات. يمكن أن تعمل القياسات 24/7/365. سيناريوهات الاختبار مؤتمتة. نطاق الاختبارات أوسع بكثير مما هو محدد في مواصفات 3GPP ، مما يتطلب معدات اختبار متطورة وغرف كبيرة عديمة الصدى.
تجلب 5G تحديات اختبار جديدة مع تعقيد الهوائي وتوسيع النطاق الترددي والترددات الأعلى. (المصدر: Rohde & Schwarz)
طرح معدات شبكة الجيل الخامس في السوق
الموافقة على المطابقة
تحدد هيئات التقييس ، مثل 3GPP ، اختبارات المطابقة للتأكد من أن المحطات القاعدية تعمل ضمن قيود الترددات الراديوية والأداء المحددة جيدًا. تغطي اختبارات المطابقة المحددة بواسطة 3GPP خصائص المرسل والمستقبل ، وكذلك أداء المستقبل في ظل ظروف الضوضاء والخبو. عادةً ما تضع السلطات التنظيمية ، مثل FCC و OFCOM و BNetzA ، الحدود لهذه الاختبارات. تحتاج المحطات الأساسية إلى اجتياز اختبارات المطابقة في المنطقة التي سيتم تركيبها فيها قبل أن تتمكن من بدء التشغيل في الميدان.
اختبارات الإنتاج
تتضمن اختبارات الإنتاج مرحلتين: النظام الفرعي واختبار النظام الكامل. أولاً ، يتم معايرة الأنظمة. يتضمن ذلك تطبيق إشارة بمستوى معروف ، وبرمجة الجهاز للإبلاغ عن مستوى الإشارة الصحيح ، وضبط المرشح أو ضبط التوهين الداخلي لتوليد طاقة الخرج الصحيحة. بعد ذلك ، يتم التحقق من الأداء.
تم تصميم اختبارات الإنتاج لضمان جودة المنتج بشكل مستقل عن اختبارات 3GPP. نظرًا لأن الإنتاجية والكفاءة أمران حاسمان ، فإن الأدوات عالية السرعة ذات الأداء الفائق والآثار المدمجة ضرورية. كما يتم أيضًا إجراء موازاة وأتمتة اختبارات الإنتاج بشكل متزايد لتحقيق مستويات أعلى من الإنتاجية.
تركيب الشبكة واختبار شبكة المحمول
يجب التحقق من كل موقع خلوي جديد لضمان أداء الشبكة وجودة الخدمة الصحيحين. يتضمن الإجراء النموذجي لقبول الموقع قياسات الطيف التي يتم إجراؤها عبر الهواء لتحليل المرسل في مجالات التردد والوقت واستكشاف المشكلات وإصلاحها.
لدى 5G مطلب جديد للاختبارات الوظيفية التي تتحقق من الاتصال بالشبكة وتجمع مؤشرات الأداء الرئيسية مثل زمن الانتقال وسرعة التنزيل وسرعة التحميل باستخدام الهاتف الذكي. أخيرًا ، يتم استخدام فك تشفير الإشارة للتحقق من معلومات الشبكة وإشارات التزامن لإشارات مرساة 5G و LTE. بمجرد تشغيل الشبكة ، يمكن تشخيص أي مشكلات فنية وحلها باستخدام الإجراءات الوظيفية والطيفية وإجراءات فك تشفير الإشارات.
وفي الختام
أدت الابتكارات التكنولوجية إلى حلول اختبار وقياس مبتكرة تتيح للعملاء إطلاق منتجات 5G بسرعة وأمان أكبر. تتيح أحدث التحسينات إمكانية إنشاء وتحليل إشارات 5G NR sub-6-GHz و mmWave.
مع استمرار تطور تكنولوجيا الهاتف المحمول ، تجريب للتحقق من صحة التصميم و / أو يصبح إنتاج الحجم مهمة أكثر أهمية. يجب أن يكون مشغلو الشبكات ومصنعي المعدات الأصلية للأجهزة قادرين على تقييم واعتماد خصائص الموثوقية والأداء للأجهزة والمحطات الأساسية في البيئات التي تشبه إلى حد بعيد تلك التي يتم استخدامها فيها بالفعل. لا شك أن 6G ستجلب المزيد من التعقيد والتحديات في المستقبل ، مع استخدامها المقصود من ترددات تيراهيرتز ، أو إمكانية ترميز قناة جديد وعالي الكفاءة واستخدام تقنيات شبكات الهوائي المتطورة.
حول Rohde & Schwarz