5G продолжает развиваться и становиться следующим выдающимся стандартом мобильной беспроводной связи. Высокопроизводительное сетевое оборудование для мобильной связи, являющееся основой для всех областей применения 5G, имеет решающее значение для успеха. Новое радио 5G (NR) - это следующее поколение мобильных сетей, использующее новые диапазоны в частотном диапазоне 1 (FR1) от 410 МГц до 7.125 ГГц и вводящее более высокие частоты в миллиметровом диапазоне, называемом частотным диапазоном 2 (FR2), начиная с 24.25. ГГц до 52.6 ГГц.
С 5G связано множество проблем. Одна из самых больших проблем - это абсолютная гибкость 5G. Разнесение поднесущих, длительность символа, длительность циклического префикса, полоса пропускания, частоты от 400 МГц до 43.5 ГГц, виртуализированные (базовая сеть) функции и многое другое делают 5G невероятно сложным. Чтобы полностью протестировать 5G, испытательное оборудование также должно быть невероятно гибким, чтобы снизить потребность в десятках различных решений для тестирования 5G.
Стандартизация 5G и приложения, ориентированные на усовершенствованную широкополосную мобильную связь (eMBB), являются первыми основными вариантами использования, способствующими более быстрому предоставлению услуг передачи данных для конечных пользователей. Включение eMBB требует использования таких технологий, как формирование диаграммы направленности, что влечет за собой определенные проблемы при проектировании оборудования инфраструктуры мобильной сети.
Два других основных варианта использования - это массовая связь машинного типа (mMTC) и сверхнадежная связь с малой задержкой (URLLC). Вариант использования mMTC поддерживает быстрые и неограниченные подключения большого количества устройств, например, необходимых для приложений Интернета вещей. Для URLLC надежная связь и низкая задержка являются ключевыми темами, которые являются обязательными для вертикальных приложений, таких как промышленный Интернет вещей и автономное вождение.
Первые специализированные приложения 5G для eMBB, mMTC и URLLC (Источник: Rohde & Schwarz)
Инфраструктурные тенденции
Трансформируемость
Эволюция пользовательского устройства от простого телефона до управляемого приложениями устройства, поддерживающего различные варианты использования, требует гибкой инфраструктуры, которая может справиться с требованиями к услугам 5G, связанными с eMBB, URLLC и mMTC. В то время как программно определяемые сетевые методы позволяют виртуализировать функции, фактические функции будут отделены от прямой привязки к оборудованию. Это означает, что сетевые функции больше не регулируются конкретными аппаратными элементами в сети. Некоторые сетевые функции могут быть реализованы в облаке, а другие могут быть реализованы аппаратно.
Дезагрегированные сети и открытые интерфейсы позволяют использовать концепцию нескольких поставщиков и ускоряют внедрение новых услуг. Цель состоит в том, чтобы сделать сеть интеллектуальной, быстрой и гибкой. Стратегии автономного и автономного развертывания 5G требуют гибкого оборудования для работы с устаревшими технологиями 2G, 3G и 4G. Постоянно растущие технические требования к 5G наряду со сложностью системы вынуждают полагаться на перспективное испытательное оборудование и специализированные, оптимизированные для приложений решения для испытаний на протяжении всего жизненного цикла.
Уплотнение сети
Постоянно растущий спрос на более высокие скорости передачи данных доводит макросоты до предела. Уплотнение сети позволяет справиться со сложными требованиями к пропускной способности за счет дополнения макросот. В зависимости от доступного частотного спектра и правил реализации решения по уплотнению сети варьируются от маломощных ячеек до распределенных антенных систем и решений для миллиметровых волн. В качестве одного из первых вариантов использования приложений 5G mmWave фиксированный беспроводной доступ последней мили использует значительно увеличившуюся пропускную способность для обеспечения широкополосной связи в частных домах.
Помимо поддержки новых частотных диапазонов FR2, испытательное оборудование должно оставаться достаточно гибким, чтобы поддерживать все различные этапы и фазы 5G, такие как продолжающееся сосуществование с LTE, использование динамического совместного использования спектра и переход от NSA к SA. Новые требования к задержке и надежности для кампусных сетей также необходимо протестировать и проверить. Беспроводное тестирование, в отличие от проводимого тестирования, теперь необходимо на сотовой станции для обеспечения показателей качества с повсеместным внедрением формирования луча.
Инфраструктура беспроводной связи 5G включает в себя сеть базовых станций с макро- и малыми сотами. (Источник: Rohde & Schwarz)
Развитие архитектуры мобильной сети
Важность инфраструктуры мобильной сети 5G растет вместе с потребностью в надежной работе сети в различных сценариях использования, от спорадических пакетов данных до быстрой и надежной передачи с малой задержкой. Такие тенденции, как облачность, дезагрегация и граничные вычисления с множественным доступом, нацелены на интеллектуальные, гибкие и гибкие сети. Задача состоит в том, чтобы преодолеть разрыв между централизацией, более низким энергопотреблением и более низкой сложностью по сравнению с развертыванием иерархической дезагрегированной сети, способствуя низкой задержке, интеллектуальному управлению RAN и аспектам планирования, оптимизированному для качества обслуживания (QoS).
Интегрированная функция доступа и транзитной связи 3GPP обеспечивает доступ и транзитную связь через один и тот же радиоинтерфейс 5G. technology, используя быстрое развертывание компонентов инфраструктуры. Повсеместное соединение является важной целью, обеспечивающей возможность подключения к сельским районам и сетям Интернета вещей в отдаленных местах, способствуя развитию внеземных сетей.
Рекомендованные
Надежные сетевые измерения позволяют улучшить QoE
Частные / локальные сети
Такие отрасли, как производственные предприятия, могут использовать технологию 5G для создания локальной или частной сети на выделенной территории. Частные сети, основанные на сегментировании сети или отдельных отраслевых сетях, обладают унифицированными возможностями подключения, услугами, оптимизированными для конкретных случаев, и безопасной средой. Правительства начали предоставлять конкретные распределения спектра для частных сетей. Сетевые операторы могут предлагать своим клиентам частную сеть в качестве виртуализированной сети в качестве услуги.
В зависимости от того, будут ли тесты проводиться владельцем сети или переданы на аутсорсинг оператору мобильной связи или какой-либо другой третьей стороне, тестирование должно стать частью процесса владения и эксплуатации частной сети для обеспечения качества, производительности и надежности сети. .
Тестовые задания
Компонент НИОКР
Разработка оборудования для беспроводной сети начинается с тестирования РЧ-компонентов (усилитель мощности, РЧ-интерфейс, цифро-аналоговый преобразователь, фильтр, антенные решетки) и проверки модулей цифровой обработки сигналов и питания. Как правило, непрерывные сигналы используются для характеристики показателей производительности РЧ, таких как S-параметры. Для проведения испытаний с модулированными сигналами все чаще применяются более сложные методы. Передовые методы, такие как цифровое предыскажение, помогают достичь оптимальной производительности.
Дизайн и проверка
Тестирование проектирования и валидации помогает обеспечить функциональную производительность компонентов, подсистем и систем в широком диапазоне условий. Последовательности испытаний могут иметь большой объем и охватывать множество параметров, таких как частота, мощность, лучи и температура. Это включает в себя мощность и характеристики модуляции компонентов и передатчиков, точность формирования луча (например, направление и мощность луча) и целостность сигнала через высокоскоростные цифровые интерфейсы.
Интеграция и проверка
Интеграционные и проверочные тесты охватывают всю базовую станцию, а также ее подсистемы. Проблемы тестирования 5G включают сложность антенны, расширение полосы пропускания и более высокие частоты. Тестирование включает в себя сферические диаграммы направленности, общую излучаемую мощность, характеристики передатчика и характеристики приемника, включая анализ характеристик в широком диапазоне температур для всех сигналов. Основное внимание уделяется набору функций и полноте тестов. Измерения могут проводиться 24/7/365. Сценарии тестирования автоматизированы. Объем испытаний значительно шире, чем определено в спецификациях 3GPP, и для этого требуется высококачественное испытательное оборудование и большие безэховые камеры.
5G ставит новые задачи тестирования, связанные со сложностью антенн, расширением полосы пропускания и более высокими частотами. (Источник: Rohde & Schwarz)
Вывод на рынок сетевого оборудования 5G
Подтверждение соответствия
Органы по стандартизации, такие как 3GPP, определяют тесты на соответствие, чтобы гарантировать, что базовые станции работают в рамках четко определенных ограничений по радиочастотам и производительности. Тесты на соответствие, установленные 3GPP, охватывают характеристики передатчика и приемника, а также характеристики приемника в условиях шума и замирания. Регулирующие органы, такие как FCC, OFCOM и BNetzA, обычно устанавливают пределы для этих тестов. Базовые станции должны пройти тесты на соответствие в регионе, где они будут установлены, прежде чем они смогут начать работу в полевых условиях.
Производственные испытания
Производственные испытания включают в себя два этапа: тестирование подсистемы и полное тестирование системы. Сначала системы калибруются. Это включает в себя применение сигнала с известным уровнем, программирование устройства для сообщения правильного уровня сигнала и настройку фильтра или настройку внутреннего затухания для генерации правильной выходной мощности. После этого проводится проверка работоспособности.
Производственные испытания предназначены для обеспечения качества продукции независимо от испытаний 3GPP. Поскольку производительность и эффективность имеют решающее значение, необходимы высокоскоростные инструменты с максимальной производительностью и компактными размерами. Производственные тесты также все чаще распараллеливаются и автоматизируются для повышения производительности.
Установка сети и тестирование мобильной сети
Каждую новую ячейку необходимо проверять, чтобы гарантировать правильную работу сети и QoS. Типичная процедура приемки на месте включает в себя измерения спектра, проводимые по воздуху, для анализа передатчика в частотной и временной областях и устранения проблем.
5G предъявляет новые требования к функциональным тестам, которые проверяют подключение к сети и собирают KPI производительности, такие как задержка, скорость загрузки и скорость загрузки с помощью смартфона. Наконец, декодирование сигнала используется для проверки сетевой информации и сигналов синхронизации для сигналов привязки 5G и LTE. После ввода сети в эксплуатацию любые технические проблемы могут быть диагностированы и решены с помощью функциональных, спектральных процедур и процедур декодирования сигналов.
Заключение
Технологические инновации привели к появлению инновационных решений для испытаний и измерений, которые позволяют клиентам быстрее и безопаснее запускать продукты 5G. Последние усовершенствования позволяют генерировать и анализировать сигналы 5G NR до 6 ГГц и миллиметровые волны.
Поскольку мобильные технологии продолжают развиваться, Тестирование для подтверждения конструкции и / или серийного производства становится более важной задачей. Сетевые операторы и OEM-производители устройств должны иметь возможность оценивать и сертифицировать характеристики надежности и производительности устройств и базовых станций в средах, которые очень похожи на те, в которых они фактически используются. Без сомнения, 6G принесет с собой еще больше сложности и проблем, предполагая использование терагерцовых частот или возможность нового, высокоэффективного кодирования каналов и использования сложных антенных ячеистых технологий.
о компании Rohde & Schwarz