5G terus berkembang dan terbentuk sebagai standard tanpa wayar mudah alih yang seterusnya. Sebagai asas untuk semua bidang aplikasi 5G, peralatan rangkaian mudah alih berprestasi tinggi sangat penting untuk berjaya. 5G New Radio (NR) adalah generasi seterusnya rangkaian bergerak dan memanfaatkan jalur baru dalam Frekuensi Range 1 (FR1) dari 410 MHz hingga 7.125 GHz dan memperkenalkan frekuensi yang lebih tinggi dalam julat mmWave, disebut sebagai Frekuensi Range 2 (FR2) dari 24.25 GHz hingga 52.6 GHz.
Terdapat banyak cabaran yang berkaitan dengan 5G. Salah satu cabaran terbesar adalah fleksibiliti 5G. Jarak subcarrier, tempoh simbol, tempoh awalan siklik, lebar jalur, frekuensi dari 400 MHz hingga 43.5 GHz, fungsi maya (rangkaian teras), dan banyak lagi menjadikan 5G sangat kompleks. Untuk menguji sepenuhnya 5G, peralatan ujian juga sangat fleksibel untuk mengurangkan keperluan puluhan penyelesaian ujian 5G yang berbeza.
Standardisasi dan aplikasi 5G yang difokuskan pada jalur lebar mudah alih yang dipertingkatkan (eMBB) adalah kes penggunaan utama pertama untuk memudahkan perkhidmatan data yang lebih pantas untuk pengguna akhir. Mengaktifkan eMBB memerlukan penggunaan teknologi seperti beamforming yang memerlukan cabaran reka bentuk tertentu untuk peralatan infrastruktur rangkaian mudah alih.
Dua kes penggunaan utama yang lain adalah komunikasi jenis mesin besar (mMTC) dan komunikasi latensi rendah (URLLC) yang sangat dipercayai. Kes penggunaan mMTC menyokong sambungan cepat dan tanpa had sejumlah besar peranti seperti yang diperlukan untuk aplikasi internet. Untuk URLLC, komunikasi yang boleh dipercayai dan latensi rendah adalah topik utama, yang wajib untuk aplikasi menegak seperti IoT industri dan pemanduan autonomi.
Aplikasi fokus pertama 5G untuk eMBB, mMTC, dan URLLC (Sumber: Rohde & Schwarz)
Trend infrastruktur
Fleksibiliti
Evolusi peranti pengguna dari telefon biasa ke peranti yang didorong oleh aplikasi yang menyokong pelbagai kes penggunaan memerlukan infrastruktur fleksibel yang dapat memenuhi keperluan perkhidmatan 5G yang berkaitan dengan eMBB, URLLC, dan mMTC. Walaupun kaedah rangkaian yang ditentukan perisian membolehkan virtualisasi fungsi, fungsi sebenarnya akan dipisahkan dari pengikatan perkakasan langsung. Ini bermaksud bahawa fungsi rangkaian tidak lagi diatur untuk elemen perkakasan tertentu dalam rangkaian. Beberapa fungsi rangkaian dapat dilaksanakan di cloud, sementara yang lain dapat dilaksanakan dalam perkakasan.
Rangkaian yang tidak teragregasi dan antara muka terbuka membolehkan konsep pelbagai vendor dan mempercepat perkenalan perkhidmatan baru. Objektifnya adalah untuk menjadikan rangkaian pintar, lincah, dan fleksibel. Strategi penggunaan 5G mandiri dan bukan mandiri memerlukan perkakasan fleksibel untuk berfungsi dengan teknologi warisan 2G, 3G, dan 4G. Keperluan teknikal 5G yang semakin meningkat seiring dengan kerumitan sistem menjadikannya bergantung pada peralatan ujian tahan masa depan dan penyelesaian ujian khusus yang dioptimumkan untuk aplikasi sepanjang kitar hidup.
Pemadatan rangkaian
Permintaan yang semakin meningkat untuk kadar data yang lebih tinggi mendorong sel makro ke hadnya. Pemadatan rangkaian memungkinkan untuk memenuhi keperluan kapasiti yang mencabar dengan melengkapkan sel makro. Bergantung pada spektrum frekuensi dan peraturan pelaksanaan yang tersedia, penyelesaian pemadatan rangkaian berkisar dari sel kecil berkuasa rendah hingga sistem antena terdistribusi dan penyelesaian mmWave. Sebagai salah satu kes penggunaan pertama untuk aplikasi 5G mmWave, akses tanpa wayar tetap jarak jauh menggunakan kapasiti yang meningkat secara besar-besaran untuk membawa jalur lebar ke rumah persendirian.
Selain menyokong jalur frekuensi baru FR2, peralatan ujian harus tetap cukup lincah untuk menyokong semua pelbagai tahap dan fasa 5G seperti wujud bersama dengan LTE, penggunaan perkongsian spektrum dinamik, dan peralihan dari NSA ke SA. Keperluan latensi dan kebolehpercayaan baru untuk rangkaian kampus juga perlu diuji dan disahkan. Ujian over-the-air, berbanding dengan pengujian yang dilakukan, kini menjadi keperluan di laman sel untuk memastikan metrik yang berkualiti dengan penggunaan bentuk balok yang meluas.
Infrastruktur tanpa wayar 5G merangkumi rangkaian stesen pangkalan sel makro dan kecil. (Sumber: Rohde & Schwarz)
Senibina rangkaian mudah alih yang berkembang
Kepentingan infrastruktur rangkaian mudah alih 5G semakin meningkat seiring dengan keperluan untuk prestasi rangkaian yang dapat dipercayai dalam pelbagai kes penggunaan, mulai dari ledakan data sporadis hingga transmisi latensi rendah yang cepat dan dapat dipercayai. Aliran seperti cloudifikasi, pemisahan, dan pengkomputeran pelbagai akses mensasarkan rangkaian pintar, tangkas dan fleksibel. Cabarannya adalah untuk merapatkan jurang antara pemusatan, penggunaan tenaga yang lebih rendah, dan kerumitan yang lebih rendah berbanding penyebaran rangkaian terpisahkan hierarki yang mendorong latensi rendah, kawalan RAN cerdas, dan aspek penjadualan yang dioptimumkan dengan kualiti perkhidmatan (QoS).
Ciri akses bersepadu 3GPP dan backhaul membolehkan akses dan backhaul melalui antara muka udara 5G yang sama teknologi, memanfaatkan penggunaan pantas komponen infrastruktur. Sambungan ubiquitous ialah matlamat penting untuk membawa ketersambungan ke kawasan luar bandar dan rangkaian IoT di lokasi terpencil, memupuk rangkaian bukan daratan.
Disyorkan
Pengukuran rangkaian yang boleh dipercayai membolehkan peningkatan QoE
Rangkaian peribadi / tempatan
Industri seperti kemudahan pengeluaran dapat menggunakan teknologi 5G untuk membuat rangkaian tempatan atau swasta dalam kawasan khusus. Berdasarkan pemotongan rangkaian atau rangkaian milik industri individu, rangkaian persendirian mempunyai sambungan yang bersatu, perkhidmatan yang dioptimumkan untuk kes penggunaan, dan persekitaran yang aman. Pemerintah telah mulai memberikan peruntukan spektrum khusus untuk rangkaian swasta. Pengendali rangkaian boleh menawarkan rangkaian bukan umum sebagai rangkaian maya sebagai perkhidmatan kepada pelanggan mereka.
Bergantung pada apakah ujian akan dilakukan oleh pemilik rangkaian atau diserahkan kepada operator mudah alih atau pihak ketiga lain, pengujian harus menjadi bagian dari proses memiliki dan mengoperasikan rangkaian swasta untuk memastikan kualiti, prestasi, dan kebolehpercayaan jaringan .
Uji cabaran
Komponen R&D
Membangunkan peralatan rangkaian tanpa wayar bermula dengan menguji komponen RF (power amplifier, RF front end, D / A converter, filter, antenna array) dan mengesahkan modul pemprosesan dan kuasa isyarat digital. Biasanya, isyarat gelombang berterusan digunakan untuk mencirikan metrik prestasi RF seperti parameter-S. Kaedah yang lebih canggih semakin banyak digunakan untuk melakukan pengujian dengan isyarat termodulasi. Teknik canggih seperti ramalan digital membantu mencapai prestasi yang optimum.
Reka bentuk dan pengesahan
Ujian reka bentuk dan pengesahan membantu memastikan prestasi fungsi komponen, subsistem, dan sistem dalam pelbagai keadaan. Urutan ujian boleh mempunyai ruang lingkup yang besar dan merangkumi beberapa parameter seperti frekuensi, daya, rasuk, dan suhu. Ini merangkumi prestasi daya dan modulasi komponen dan pemancar, ketepatan bentuk beam (misalnya, arah dan daya rasuk), dan integriti isyarat melalui antara muka digital berkelajuan tinggi.
Integrasi dan pengesahan
Ujian integrasi dan pengesahan merangkumi stesen pangkalan yang lengkap dan juga subsistemnya. Cabaran ujian 5G merangkumi kerumitan antena, pengembangan lebar jalur, dan frekuensi yang lebih tinggi. Pengujian merangkumi corak radiasi sfera, daya terpancar total, ciri pemancar, dan prestasi penerima, termasuk analisis prestasi pada julat suhu yang besar untuk semua isyarat. Fokusnya adalah pada set ciri dan kelengkapan ujian. Pengukuran boleh dijalankan 24/7/365. Senario ujian adalah automatik. Skop ujian jauh lebih luas daripada yang ditentukan oleh spesifikasi 3GPP, yang memerlukan peralatan uji canggih dan ruang anechoic yang besar.
5G membawa cabaran ujian baru dengan kerumitan antena, memperluas lebar jalur, dan frekuensi yang lebih tinggi. (Sumber: Rohde & Schwarz)
Membawa peralatan rangkaian 5G ke pasaran
Kelulusan pematuhan
Badan standardisasi, seperti 3GPP, menentukan ujian kesesuaian untuk memastikan bahawa stesen pangkalan beroperasi dalam RF dan batasan prestasi yang ditentukan dengan baik. Ujian kesesuaian yang ditentukan oleh 3GPP merangkumi ciri pemancar dan penerima, serta prestasi penerima dalam keadaan bising dan pudar. Pihak berkuasa perundangan, seperti FCC, OFCOM, dan BNetzA, biasanya menetapkan had untuk ujian ini. Stesen pangkalan perlu lulus ujian kesesuaian di wilayah di mana mereka akan dipasang sebelum mereka dapat memulakan operasi di lapangan.
Ujian pengeluaran
Ujian pengeluaran melibatkan dua peringkat: subsistem dan ujian sistem lengkap. Pertama, sistem dikalibrasi. Ini termasuk penerapan sinyal dengan tingkat yang diketahui, pengaturcaraan perangkat untuk melaporkan tingkat sinyal yang benar, dan penalaan penyaring atau pengaturan pelemahan dalaman untuk menghasilkan daya output yang betul. Selepas itu, persembahan disahkan.
Ujian pengeluaran dirancang untuk memastikan kualiti produk bebas daripada ujian 3GPP. Kerana throughput dan kecekapan sangat penting, instrumen berkelajuan tinggi dengan prestasi tinggi dan jejak kaki yang kompak sangat penting. Ujian pengeluaran juga semakin paralel dan automatik untuk tahap throughput yang lebih tinggi.
Pemasangan rangkaian dan ujian rangkaian mudah alih
Setiap laman sel baru perlu disahkan untuk memastikan prestasi rangkaian dan QoS yang betul. Prosedur penerimaan laman web yang biasa melibatkan pengukuran spektrum yang dilakukan di udara untuk menganalisis pemancar dalam domain frekuensi dan masa dan menyelesaikan masalah.
5G mempunyai syarat baru untuk ujian fungsional yang mengesahkan sambungan ke rangkaian dan mengumpulkan KPI prestasi seperti latensi, kelajuan muat turun, dan kelajuan muat naik menggunakan telefon pintar. Akhirnya, penyahkodan isyarat digunakan untuk mengesahkan maklumat rangkaian dan isyarat penyegerakan untuk isyarat sauh 5G dan LTE. Setelah rangkaian beroperasi, setiap masalah teknikal dapat didiagnosis dan diselesaikan menggunakan prosedur penyahkodan fungsional, spektrum, dan isyarat.
Kesimpulan
Inovasi teknologi telah membawa kepada penyelesaian ujian dan pengukuran yang inovatif yang membolehkan pelanggan melancarkan produk 5G dengan lebih cepat dan selamat. Peningkatan terkini memungkinkan untuk menghasilkan dan menganalisis isyarat 5G NR sub-6-GHz dan mmWave.
Oleh kerana teknologi mudah alih terus berkembang, ujian untuk pengesahan reka bentuk dan / atau pengeluaran jumlah menjadi tugas yang lebih penting. Pengendali rangkaian dan OEM peranti mesti dapat menilai dan mengesahkan ciri kebolehpercayaan dan prestasi peranti dan stesen pangkalan di persekitaran yang sangat menyerupai yang sebenarnya digunakan. Tidak diragukan lagi, 6G akan membawa lebih banyak kerumitan dan cabaran ke depan, dengan penggunaan frekuensi terahertz yang dimaksudkan, atau kemungkinan pengekodan saluran baru yang sangat efisien dan penggunaan teknologi antena mesh yang canggih.
mengenai Rohde & Schwarz