5G terus berkembang dan terbentuk sebagai standar nirkabel seluler unggulan berikutnya. Sebagai dasar untuk semua bidang aplikasi 5G, peralatan jaringan seluler berkinerja tinggi sangat penting untuk kesuksesan. 5G New Radio (NR) adalah generasi berikutnya dari jaringan seluler dan memanfaatkan pita baru dalam Rentang Frekuensi 1 (FR1) dari 410 MHz hingga 7.125 GHz dan memperkenalkan frekuensi yang lebih tinggi dalam rentang mmWave, yang disebut sebagai Rentang Frekuensi 2 (FR2) dari 24.25 GHz hingga 52.6 GHz.
Ada banyak tantangan yang terkait dengan 5G. Salah satu tantangan terbesar adalah fleksibilitas 5G. Spasi subcarrier, durasi simbol, durasi awalan siklik, bandwidth, frekuensi dari 400 MHz hingga 43.5 GHz, fungsi virtual (jaringan inti), dan banyak lagi membuat 5G menjadi sangat kompleks. Untuk menguji 5G sepenuhnya, peralatan uji juga harus sangat fleksibel untuk mengurangi kebutuhan akan lusinan solusi pengujian 5G yang berbeda.
Standarisasi dan aplikasi 5G yang berfokus pada broadband seluler yang disempurnakan (eMBB) adalah kasus penggunaan utama pertama untuk memfasilitasi layanan data yang lebih cepat bagi pengguna akhir. Mengaktifkan eMBB memerlukan penggunaan teknologi seperti beamforming yang memerlukan tantangan desain tertentu untuk peralatan infrastruktur jaringan seluler.
Dua kasus penggunaan utama lainnya adalah komunikasi tipe mesin masif (mMTC) dan komunikasi latensi rendah yang sangat andal (URLLC). Kasus penggunaan mMTC mendukung koneksi cepat dan tidak terbatas dari sejumlah besar perangkat seperti yang diperlukan untuk aplikasi internet-of-things. Untuk URLLC, komunikasi yang andal dan latensi rendah adalah topik utama, yang wajib untuk aplikasi vertikal seperti IoT industri dan mengemudi otonom.
Aplikasi fokus pertama 5G untuk eMBB, mMTC, dan URLLC (Sumber: Rohde & Schwarz)
Tren infrastruktur
keluwesan
Evolusi perangkat pengguna dari telepon biasa ke perangkat berbasis aplikasi yang mendukung berbagai kasus penggunaan memerlukan infrastruktur fleksibel yang dapat mengatasi persyaratan layanan 5G yang terkait dengan eMBB, URLLC, dan mMTC. Sementara metode jaringan yang ditentukan perangkat lunak memungkinkan virtualisasi fungsi, fungsi sebenarnya akan dipisahkan dari pengikatan perangkat keras langsung. Ini berarti bahwa fungsi jaringan tidak lagi diatur ke elemen perangkat keras tertentu dalam jaringan. Beberapa fungsi jaringan dapat diimplementasikan di cloud, sementara yang lain dapat diimplementasikan di perangkat keras.
Jaringan terpilah dan antarmuka terbuka memungkinkan konsep multi-vendor dan mempercepat pengenalan layanan baru. Tujuannya adalah untuk membuat jaringan cerdas, gesit, dan fleksibel. Strategi penerapan 5G mandiri dan non-mandiri memerlukan perangkat keras yang fleksibel untuk bekerja dengan teknologi lama 2G, 3G, dan 4G. Persyaratan teknis 5G yang terus meningkat bersama dengan kompleksitas sistem membuatnya perlu untuk mengandalkan peralatan uji yang tahan di masa depan dan solusi pengujian khusus yang dioptimalkan untuk aplikasi untuk seluruh siklus hidup.
Densifikasi jaringan
Permintaan yang terus meningkat untuk kecepatan data yang lebih tinggi mendorong sel makro ke batasnya. Densifikasi jaringan memungkinkan untuk mengatasi persyaratan kapasitas yang menantang dengan melengkapi sel makro. Bergantung pada spektrum frekuensi dan peraturan implementasi yang tersedia, solusi densifikasi jaringan berkisar dari sel kecil berdaya rendah hingga sistem antena terdistribusi dan solusi mmWave. Sebagai salah satu kasus penggunaan pertama untuk aplikasi 5G mmWave, akses nirkabel jarak jauh terakhir menggunakan kapasitas yang ditingkatkan secara besar-besaran untuk menghadirkan broadband ke rumah pribadi.
Selain mendukung pita frekuensi baru FR2, peralatan uji harus tetap cukup gesit untuk mendukung semua berbagai tahapan dan fase 5G seperti koeksistensi berkelanjutan dengan LTE, penggunaan berbagi spektrum dinamis, dan transisi dari NSA ke SA. Persyaratan latensi dan keandalan baru untuk jaringan kampus juga perlu diuji dan diverifikasi. Pengujian over-the-air, sebagai lawan dari pengujian yang dilakukan, sekarang menjadi kebutuhan di situs sel untuk memastikan metrik kualitas dengan adopsi beamforming yang meluas.
Infrastruktur nirkabel 5G mencakup jaringan stasiun pangkalan makro dan sel kecil. (Sumber: Rohde & Schwarz)
Arsitektur jaringan seluler yang berkembang
Pentingnya infrastruktur jaringan seluler 5G semakin berkembang seiring dengan kebutuhan akan kinerja jaringan yang andal dalam berbagai kasus penggunaan, mulai dari semburan data sporadis hingga transmisi latensi rendah yang cepat dan andal. Tren seperti cloudifikasi, disagregasi, dan komputasi tepi multi-akses menargetkan jaringan yang cerdas, gesit, dan fleksibel. Tantangannya adalah untuk menjembatani kesenjangan antara sentralisasi, konsumsi energi yang lebih rendah, dan kompleksitas yang lebih rendah versus penyebaran jaringan terpilah hierarkis yang mendorong latensi rendah, kontrol RAN cerdas, dan aspek penjadwalan yang dioptimalkan kualitas layanan (QoS).
Fitur akses dan backhaul terintegrasi 3GPP memungkinkan akses dan backhaul melalui antarmuka udara 5G yang sama teknologi, memanfaatkan penerapan cepat komponen infrastruktur. Koneksi di mana-mana merupakan tujuan penting untuk menghadirkan konektivitas ke daerah pedesaan dan jaringan IoT di lokasi terpencil, sehingga mendorong jaringan non-terestrial.
Direkomendasikan
Pengukuran jaringan yang andal memungkinkan peningkatan QoE
Jaringan pribadi/lokal
Industri seperti fasilitas produksi dapat menggunakan teknologi 5G untuk membuat jaringan lokal atau pribadi dalam area khusus. Berdasarkan jaringan slicing atau jaringan milik industri individu, jaringan pribadi memiliki konektivitas terpadu, layanan yang dioptimalkan kasus penggunaan, dan lingkungan yang aman. Pemerintah telah mulai menyediakan alokasi spektrum khusus untuk jaringan pribadi. Operator jaringan dapat menawarkan jaringan non-publik sebagai jaringan virtual sebagai layanan kepada pelanggan mereka.
Bergantung pada apakah pengujian akan dilakukan oleh pemilik jaringan atau dialihdayakan ke operator seluler atau pihak ketiga lainnya, pengujian harus menjadi bagian dari proses memiliki dan mengoperasikan jaringan pribadi untuk memastikan kualitas, kinerja, dan keandalan jaringan. .
Tantangan tes
R&D Komponen
Pengembangan peralatan jaringan nirkabel dimulai dengan menguji komponen RF (penguat daya, ujung depan RF, konverter D/A, filter, susunan antena) dan memverifikasi pemrosesan sinyal digital dan modul daya. Biasanya, sinyal gelombang kontinu digunakan untuk mengkarakterisasi metrik kinerja RF seperti parameter S. Metode yang lebih canggih semakin diterapkan untuk melakukan pengujian dengan sinyal termodulasi. Teknik canggih seperti predistorsi digital membantu mencapai kinerja yang optimal.
Desain dan validasi
Pengujian desain dan validasi membantu memastikan kinerja fungsional komponen, subsistem, dan sistem pada berbagai kondisi. Urutan pengujian dapat memiliki cakupan yang besar dan mencakup beberapa parameter seperti frekuensi, daya, sinar, dan suhu. Ini termasuk kinerja daya dan modulasi komponen dan pemancar, akurasi beamforming (misalnya, arah pancaran dan daya), dan integritas sinyal melalui antarmuka digital berkecepatan tinggi.
Integrasi dan verifikasi
Tes integrasi dan verifikasi mencakup stasiun pangkalan lengkap serta subsistemnya. Tantangan pengujian 5G meliputi kompleksitas antena, perluasan bandwidth, dan frekuensi yang lebih tinggi. Pengujian meliputi pola radiasi bola, daya terpancar total, karakteristik pemancar, dan kinerja penerima, termasuk analisis kinerja pada rentang suhu yang besar untuk semua sinyal. Fokusnya adalah pada set fitur dan kelengkapan tes. Pengukuran dapat berjalan 24/7/365. Skenario pengujian otomatis. Cakupan pengujian secara signifikan lebih luas daripada yang ditentukan oleh spesifikasi 3GPP, yang membutuhkan peralatan uji kelas atas dan ruang anechoic yang besar.
5G menghadirkan tantangan pengujian baru dengan kerumitan antena, perluasan bandwidth, dan frekuensi yang lebih tinggi. (Sumber: Rohde & Schwarz)
Membawa peralatan jaringan 5G ke pasar
Persetujuan kesesuaian
Badan standarisasi, seperti 3GPP, menentukan uji kesesuaian untuk memastikan bahwa stasiun pangkalan beroperasi dalam batasan kinerja dan RF yang terdefinisi dengan baik. Uji kesesuaian yang ditentukan oleh 3GPP mencakup karakteristik pemancar dan penerima, serta kinerja penerima dalam kondisi noise dan fading. Otoritas pengatur, seperti FCC, OFCOM, dan BNetzA, biasanya menetapkan batas untuk pengujian ini. Stasiun pangkalan harus lulus uji kesesuaian di wilayah tempat mereka akan dipasang sebelum dapat mulai beroperasi di lapangan.
Tes produksi
Tes produksi melibatkan dua tahap: subsistem dan pengujian sistem lengkap. Pertama, sistem dikalibrasi. Ini termasuk penerapan sinyal dengan level yang diketahui, pemrograman perangkat untuk melaporkan level sinyal yang benar, dan penyetelan filter atau pengaturan redaman internal untuk menghasilkan daya keluaran yang benar. Setelah itu, kinerjanya diverifikasi.
Tes produksi dirancang untuk memastikan kualitas produk terlepas dari tes 3GPP. Karena throughput dan efisiensi sangat penting, instrumen berkecepatan tinggi dengan kinerja terbaik dan footprint yang ringkas sangat penting. Tes produksi juga semakin paralel dan otomatis untuk tingkat throughput yang lebih tinggi.
Instalasi jaringan dan pengujian jaringan seluler
Setiap situs sel baru perlu diverifikasi untuk memastikan kinerja jaringan dan QoS yang benar. Prosedur penerimaan lokasi tipikal melibatkan pengukuran spektrum yang dilakukan melalui udara untuk menganalisis pemancar dalam domain frekuensi dan waktu serta memecahkan masalah.
5G memiliki persyaratan baru untuk pengujian fungsional yang memverifikasi koneksi ke jaringan dan mengumpulkan KPI kinerja seperti latensi, kecepatan unduh, dan kecepatan unggah menggunakan smartphone. Terakhir, decoding sinyal digunakan untuk memverifikasi informasi jaringan dan sinyal sinkronisasi untuk sinyal jangkar 5G dan LTE. Setelah jaringan beroperasi, masalah teknis apa pun dapat didiagnosis dan diselesaikan menggunakan prosedur penguraian kode fungsional, spektral, dan sinyal.
Kesimpulan
Inovasi teknologi telah menghasilkan solusi pengujian dan pengukuran inovatif yang memungkinkan pelanggan meluncurkan produk 5G dengan lebih cepat dan aman. Penyempurnaan terbaru memungkinkan untuk menghasilkan dan menganalisis sinyal 5G NR sub-6-GHz dan mmWave.
Seiring dengan perkembangan teknologi seluler, pengujian untuk validasi desain dan/atau produksi volume menjadi tugas yang lebih kritis. Operator jaringan dan OEM perangkat harus dapat mengevaluasi dan mengesahkan keandalan dan karakteristik kinerja perangkat dan stasiun pangkalan di lingkungan yang sangat mirip dengan lingkungan tempat mereka benar-benar digunakan. Tidak diragukan lagi, 6G akan membawa lebih banyak kompleksitas dan tantangan ke depan, dengan tujuan penggunaan frekuensi terahertz, atau kemungkinan pengkodean saluran baru yang sangat efisien dan penggunaan teknologi antena mesh yang canggih.
tentang Rohde & Schwarz