اختبار شبكة الوصول الراديوي من الجيل الخامس، حزمة المعلومات الأكثر شمولاً!

1.  لا يزال أمام تقنية الجيل الخامس طريق طويل.

يُعدّ هذا العام أول عام للاستخدام التجاري واسع النطاق لتقنية الجيل الخامس، وهو أيضاً العام الأول لعصر الجيل الخامس (2020-2030). وقد بدأ للتوّ التطوير التجاري لهذه التقنية، ولا يزال الطريق أمامها طويلاً وشاقاً. ومن المتوقع أن يمرّ بثلاث مراحل رئيسية.

① في النصف الأول من هذا العام، هيمنت شبكات الجيل الخامس غير المستقلة (NSA) على شبكات وأجهزة الجيل الخامس، وبدأت بالتطور نحو الشبكات المستقلة (SA). حاليًا، لا تزال تغطية شبكة الجيل الخامس غير كافية (حيث تركز على تغطية المناطق الحضرية الرئيسية والمناطق الحضرية في المدن العادية وبعض سيناريوهات الطلب التجاري)، كما أن أسعار أجهزة ووحدات الجيل الخامس مرتفعة نسبيًا، وتتركز خدمات الجيل الخامس على خدمات النطاق الترددي العالي eMBB، مثل تطبيقات الفيديو والألعاب.

٢- من النصف الثاني من هذا العام وحتى عام ٢٠٢١، سيشهد الجيل الخامس المستقل (5G SA) استخدامًا تجاريًا واسع النطاق، وسيبدأ تطوير البنية التحتية فائقة الموثوقية ومنخفضة زمن الوصول (URLLC)، وسيتم نشر الحوسبة الطرفية بشكل منظم حسب الطلب، وستنضج سلسلة صناعة الجيل الخامس تدريجيًا. وقد حققت شبكات الجيل الخامس تغطية مستمرة في المناطق الحضرية، وتتوسع تدريجيًا لتشمل احتياجات الأعمال في المناطق الريفية. وانخفضت أسعار أجهزة الجيل الخامس ووحداته، وبدأت خدمات الجيل الخامس بالتطور نحو زمن استجابة منخفض.

٣- في النصف الثاني من عام ٢٠٢١ وما بعده، سيستمر نطاق تغطية شبكة الجيل الخامس في التوسع، وسيزداد عمق التغطية وكثافتها تدريجيًا. وستوفر هذه الشبكة نطاقًا تردديًا أكبر، وزمن استجابة أقل، وأمانًا أعلى، ما يلبي تمامًا احتياجات التطبيقات من حيث السرعة العالية والموثوقية العالية وزمن الاستجابة المنخفض. وستضع هذه الشبكة الأساس لذكاء الشبكات الرقمية في آلاف الصناعات. وستشهد تطبيقات الجيل الخامس نموًا هائلًا، وسيتم دمج تقنية الجيل الخامس فعليًا في جميع جوانب الحياة على نطاق واسع.

2.  5G technology needs to continue to evolve

At present, it seems that the above-mentioned first-stage goals have been achieved. In retrospect, under the guidance of the Ministry of Industry and Information Technology, the IMT-2020 (5G) Promotion Group has carried out 5G technology research and development tests (divided into key technology verification, technical solution verification and system networking verification stages) since January 2016. Major system equipment such as Huawei, ZTE, Ericsson, and Datang Equipment manufacturers are deeply involved in jointly formulating equipment technical requirements and test specifications, comprehensively carrying out testing and verification, and accelerating the maturity of the 5G industry; chip companies such as Qualcomm and instrument companies such as Keysight Technology are actively participating in accelerating the construction of Rel-15 by conducting interconnection tests with system equipment manufacturers. 5G NR complete industry chain.

في المرحلتين الثانية والثالثة المذكورتين أعلاه، من أجل تحقيق هدف تعزيز تقنية الجيل الخامس للاندماج الحقيقي في جميع الصناعات، وخدمة الجمهور، بل وحتى "تغيير المجتمع بتقنية الجيل الخامس"، من الضروري تسريع البحث في التقنيات الأساسية الرئيسية لتقنية الجيل الخامس.

باعتبارها نسخة كاملة من تقنية الجيل الخامس، تُقدّم النسخة 16 العديد من ميزات ووظائف النظام المُحسّنة لتعزيز أداء تطبيقات الأعمال الخاصة بخدمات النطاق العريض المتنقل المحسّنة (eMBB) وخدمات النطاق العريض فائق الموثوقية ومنخفضة زمن الوصول (URLLC). وتشمل هذه الميزات: أولاً، تعزيز سعة الشبكة من خلال تحسينات متعددة الهوائيات، واستخدام نطاق تردد أعلى بدون ترخيص، وتقنية الترحيل، وتكامل الشبكات الثابتة والمتنقلة، وغيرها؛ ثانياً، تحسين القدرات الأساسية من خلال تقنيات SON/MDT، وتحديد المواقع، وتوفير طاقة الأجهزة الطرفية، والصوت، وتحسين تقسيم الشبكة، والتشغيل الآلي، وغيرها؛ ثالثاً، توسيع نطاق تطبيقات القطاعات الصناعية من خلال تحسين زمن الاستجابة المنخفض والموثوقية العالية، وإنترنت المركبات، والإنترنت الصناعي، وشبكات LAN الرأسية، وغيرها.

لا تزال تقنية ومعايير الجيل الخامس قيد التطوير والتحسين. ويوشك الإصدار المعياري Rel-17 على الإطلاق لاستهداف قطاعات صناعية متخصصة أكثر ارتباطًا بالجيل الخامس. سيعمل هذا الإصدار على تحسين وظائف النظام التي لم يتمكن الإصداران Rel-15 وRel-16 من تحقيقها، وإنجازها بشكل أكثر شمولية ودقة، وذلك للاقتراب من رؤية اتصالات الجيل الخامس المتنقلة المتمثلة في "طيف كامل، تغطية كاملة، تطبيقات كاملة" لربط جميع العناصر. وتحديدًا، ستشمل الفئة الأولى من Rel-17 تقنيات مثل زمن الاستجابة المنخفض والموثوقية العالية، وإنترنت الأشياء الصناعية، وتوفير الطاقة للأجهزة الطرفية بمساعدة الشبكة، وتحسين تقنية الهوائيات المتعددة، وتحديد المواقع، وإنترنت المركبات، وتقنية الترحيل، واتصالات الطيف العالي، والحلول غير المرخصة، واتصالات الأقمار الصناعية، وتحسين بنية الخدمات الموجهة، وتقسيم الشبكة، وأتمتة الشبكة، وحوسبة الحافة SON، وغيرها من تقنيات استمرارية العمل. ستكون الفئة الثانية من الإصدار 17 مشاريع جديدة مثل البث المتعدد، والاتصال المباشر للطرفيات (للاتصالات الطارئة والتطبيقات التجارية)، وتحسين الطرفيات متعددة الشرائح، والخدمات التفاعلية، وحلول تحسين نقل البيانات الصغيرة، وتحسين التغطية، وتطبيقات الاتصال الكبيرة للسرعة المتوسطة والتغطية الإقليمية، مما يتيح تطبيقات وقدرات جديدة.

3.  دعم قوي: اختبار وقياس شبكة الجيل الخامس

يتوقع خبراء موثوق بهم في هذا المجال أن تكون الفترة 2021-2022 هي مرحلة بناء شبكة 5G كاملة تعتمد على الإصدار 16، وأن الفترة 2023-2025 ستشهد تحسين قدرات شبكة 5G بناءً على الإصدار 17.

يمكن ملاحظة أنه في مواجهة الإصدارين Rel-16 و Rel-17، ستدخل صناعة الجيل الخامس المتكاملة مرحلة تطوير جديدة وأكثر ابتكارًا.

يشمل قطاع الجيل الخامس بأكمله الرقائق، والمحطات الطرفية، ومحطات القاعدة، وشبكات الجيل الخامس، وبرامج أدوات تصميم الرقائق، وخطوط تصنيع الرقائق، وأجهزة القياس (الاختبار والقياس)، وأنظمة التشغيل، والتطبيقات، وما إلى ذلك. ومن بينها، تمر تقنية الاختبار عبر البحث والتطوير اللاحق، والإنتاج، وقبول محطات قاعدة الجيل الخامس، والرقائق، والمحطات الطرفية، وستؤثر بشكل مباشر على عملية التصنيع اللاحقة لسلسلة صناعة الجيل الخامس بأكملها.

لذا يمكن القول إن تقنية الجيل الخامس (5G) قادرة على تحقيق أقصى استفادة من اختبارات وقياسات الاتصالات. ومن المتوقع أنه مع استمرار تطوير شبكات النطاق العريض المتنقلة بتقنية الجيل الخامس وإنترنت الأشياء، ولا سيما في التطبيقات الجديدة في الصناعة والطب والتحكم في الروبوتات والاتصالات بين المركبات وغيرها من المجالات لتحقيق إنترنت كل شيء، سيزداد الطلب على معدات الاختبار مثل محاكيات محطات القاعدة، ومحاكيات الأجهزة الطرفية، وأنظمة اختبار مطابقة الترددات اللاسلكية، وأنظمة اختبار مطابقة إدارة موارد الراديو (RRM)، ومحللات إشارات MIMO الضخمة، ومحاكيات قنوات MIMO الضخمة. على سبيل المثال:

① هناك حاجة ماسة إلى محاكي طرفي للتحقق من صحة نموذج النظام الأولي. تتطلب الأبحاث والتطويرات اللاحقة على مستوى النظام والتحقق من صحة النموذج الأولي لتقنية اتصالات الجيل الخامس دعمًا عاجلاً من محاكيات طرفية للجيل الخامس. يجب أن يفي المحاكي بالمتطلبات التقنية لسيناريوهات الجيل الخامس المتعددة لإتمام محاكاة الطبقة الفيزيائية وبروتوكولات المستوى العالي لأجهزة الجيل الخامس الطرفية. كما يمكنه تنفيذ حلول تقنية واجهة الهواء بمرونة على جانب الجهاز الطرفي والتعاون مع مصنعي معدات النظام لإجراء مختلف اختبارات تقنية الجيل الخامس الجديدة.

٢- ثمة حاجة ماسة إلى أجهزة محاكاة وتحليل إشارات الجيل الخامس. خلال تطوير وإنتاج المعدات، يلزم إجراء اختبارات نوعية أو كمية، أو الإشراف على مختلف معايير المكونات المصنعة والمنتجات نصف المصنعة. بعد تصنيع الجهاز بالكامل، يجب اختبار وظائفه وأدائه وموثوقيته بشكل شامل. بعد الاختبار، تُفرز البيانات وتُحلل وتُقيّم، وتُقارن النتائج بالظواهر والمشاكل التي ظهرت في عملية التطوير والإنتاج. من خلال عمليات الاختبار المعقدة والدقيقة المذكورة أعلاه فقط، يمكننا ضمان إنتاج المزيد من منتجات الجيل الخامس الجديدة، وبسرعة أكبر، وبجودة أفضل، وبأسعار أقل لتلبية احتياجات السوق.

For example, millimeter wave is one of the key technologies of 5G. The domestic millimeter wave frequency bands may include 24.75-27.5GHz and 37-42.5GHz. The application prospects are extremely broad, but especially radio frequency devices such as power amplifiers (PA) face severe challenges. Domestic efforts are being made to develop PA products that support the above frequency bands and 800MHz bandwidth. Traditional CMOS process PAs cannot provide high enough output power, while GaAs and GaN process PAs can support higher transmit power and larger modulation bandwidth in the millimeter wave frequency band. For the testing of 128 and 256 channels, and even the testing of 1024 channels in the future, the sharp increase in the number of channels will bring about a sharp increase in the cost of test equipment, as well as the reduction in test efficiency caused by the calibration and correction of consistency between channels. There is an urgent need for fast and economical microwave and millimeter wave test solutions. It is reported that leading international test and measurement companies such as Keysight Technology began to create a prototype test platform for 5G millimeter wave and ultra-wideband wireless communications as early as 2015. Based on SystemVue simulation software, they conducted the industry's earliest ultra-high-speed data throughput rate test at that time, and have accumulated deep technical accumulation so far.

٣- ثمة حاجة ماسة إلى محاكيات قنوات الجيل الخامس لمحاكاة بيئات القنوات المعقدة. فعلى سبيل المثال، يجب أن تستند الأبحاث النظرية والتطبيقية اللاحقة حول تقنية MIMO الضخمة والتقنيات ذات الصلة، مثل معالجة الإشارات، والترميز وفك الترميز، والتضمين وإزالة التضمين، وإدارة الموارد، وتصميم الإشارات التجريبية المتعامدة، وتشكيل الحزم ثلاثية الأبعاد، إلى نموذج قناة لاسلكية مناسب. ولدراسة نموذج قناة الجيل الخامس لنطاق التردد الجديد استنادًا إلى طريقة قياس القناة، وفهم قواعد تغير قناة الجيل الخامس في البيئة الفعلية، من الضروري إنشاء منصة قياس قنوات عالية الأداء واختيار سيناريوهات القياس لتنفيذ أنشطة قياس القناة وفقًا لاحتياجات سيناريو التطبيق. تتسم بيئة انتشار القنوات المعقدة بظروف قاسية وعشوائية ديناميكية كبيرة. لذا، ثمة حاجة ماسة إلى محاكيات قنوات الجيل الخامس عالية الجودة لدعم التطوير والنشر السريع لرقائق النطاق الأساسي وترددات الراديو لأنظمة الجيل الخامس، ومحطات القاعدة، وأنظمة الأجهزة الطرفية، ولدعم بناء وصيانة شبكات الجيل الخامس على نطاق أوسع لاحقًا.

The evolution of 5G NR from Rel-15 to Rel-16 and Rel-17 is essentially the process of gradually realizing the three major application scenarios and eight key performance indicators of 5G proposed by the ITU. Ultra-wideband, ultra-high speed, multi-channel, full spectrum, real-life scenario simulation and even simulation pose severe challenges to test and measurement.

يتطلب التطور السريع والمستمر لقطاع الجيل الخامس ضمانًا قويًا لاختبارات وقياسات عالية الجودة. وفقًا لمنصة WeChat العامة للجيل الخامس (المعرف: angmobile)، قامت شركات عملاقة تتمتع بمزايا تنافسية في سوق الاختبارات والقياسات بتطوير نظام متكامل لمنتجات اختبار وقياس الجيل الخامس، يشمل جميع الفئات ويتميز بأعلى أداء عالمي. وتقدم هذه الشركات الآن حزمة معلومات شاملة حول اختبار شبكة الوصول الراديوي (RAN) لتقنية الجيل الخامس NR، كمرجع أساسي في هذا المجال، تغطي المعرفة الأساسية بتقنية الجيل الخامس، واختبارات نشر شبكات الجيل الخامس من قبل مشغلي شبكات الاتصالات المتنقلة، واختبارات واجهة الهواء، وتوليد وتحليل إشارات الجيل الخامس، واختبارات هوائيات ومكونات الجيل الخامس، واختبارات قيادة نشر الجيل الخامس، واختبارات تصنيع محطات قاعدة الجيل الخامس، واختبارات ضمان جودة الجيل الخامس (اختبار مطابقة 5G NR، ودليل اختبار ترددات الراديو O-RAN، وأفضل ممارسات التحقق من شبكة الجيل الخامس الأساسية، ودليل محاكاة طرفية UEE، ونظام اختبار ميداني لواجهة الهواء للجيل الخامس مع هوائي مصفوفة طورية، وحل محاكاة القناة)، وغيرها.

هذه المقالة مقتبسة من "شركة Keysight Technologies RF Baihuatanندعم حماية حقوق الملكية الفكرية، لذا يُرجى ذكر المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذف المحتوى.