5G RAN-Test, das umfassendste Informationspaket!

1.  5G hat noch einen langen Weg vor sich

Dieses Jahr markiert den Beginn der großflächigen kommerziellen Nutzung von 5G und gleichzeitig den Start der 5G-Ära (2020–2030). Die kommerzielle Entwicklung von 5G steht noch ganz am Anfang. Der Weg dorthin ist noch weit und lang. Voraussichtlich lassen sich drei Hauptphasen unterteilen.

① Im ersten Halbjahr dieses Jahres dominierten NSA-Netze und -Endgeräte den 5G-Netzmarkt und begannen sich zu SA weiterzuentwickeln. Aktuell ist die 5G-Netzabdeckung noch nicht ausreichend (der Fokus liegt auf der Versorgung von Ballungszentren und Ballungsräumen in Großstädten sowie einigen Geschäftsszenarien), die Preise für 5G-Endgeräte und -Module sind relativ hoch, und 5G-Dienste konzentrieren sich auf bandbreitenintensive eMBB-Dienste wie Video- und Spieleanwendungen.

② Von der zweiten Jahreshälfte bis 2021 wird 5G SA flächendeckend kommerziell eingesetzt, URLLC wird schrittweise ausgebaut, Edge Computing wird bedarfsgerecht und systematisch eingeführt, und die 5G-Wertschöpfungskette wird sich allmählich weiterentwickeln. 5G-Netze haben eine durchgängige Abdeckung in städtischen Gebieten erreicht und werden schrittweise auf ländliche Anwendungsbereiche ausgeweitet. Die Preise für 5G-Endgeräte und -Module sind gesunken, und 5G-Dienste entwickeln sich zunehmend in Richtung geringer Latenz.

③ In the second half of 2021 and beyond, the breadth of 5G network coverage will continue to expand, and the coverage depth and thickness will gradually increase. It will have larger bandwidth, lower latency, and higher security, fully meeting the application needs of high speed, high reliability, and low latency. It will lay the foundation for the digital network intelligence of thousands of industries. 5G industry applications will grow explosively, and 5G will be truly integrated into all walks of life on a large scale.

2.  Die 5G-Technologie muss sich weiterentwickeln.

Aktuell scheinen die oben genannten Ziele der ersten Phase erreicht worden zu sein. Rückblickend lässt sich feststellen, dass die IMT-2020 (5G)-Fördergruppe unter der Leitung des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie seit Januar 2016 Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur 5G-Technologie durchgeführt hat (unterteilt in die Phasen der Verifizierung von Schlüsseltechnologien, der Verifizierung technischer Lösungen und der Verifizierung der Systemvernetzung). Führende Systemausrüster wie Huawei, ZTE, Ericsson und Datang Equipment sind maßgeblich an der gemeinsamen Formulierung der technischen Anforderungen und Testspezifikationen für die Ausrüstung beteiligt, führen umfassende Tests und Verifizierungen durch und beschleunigen so die Marktreife der 5G-Industrie. Chiphersteller wie Qualcomm und Gerätehersteller wie Keysight Technology beteiligen sich aktiv an der Beschleunigung des Aufbaus von Rel-15 durch die Durchführung von Verbindungstests mit Systemausrüstern und tragen so zur vollständigen Wertschöpfungskette von 5G NR bei.

Um in den oben genannten zweiten und dritten Phasen das Ziel zu erreichen, 5G wirklich in alle Branchen zu integrieren, der Öffentlichkeit zu dienen und sogar „5G verändert die Gesellschaft“, ist es dringend erforderlich, die Forschung an den wichtigsten Kerntechnologien von 5G zu beschleunigen.

Als vollständige Version von 5G führt Rel-16 zahlreiche verbesserte Systemmerkmale und Funktionen ein, um die Leistung von eMBB- und URLLC-Geschäftsanwendungen weiter zu optimieren. Konkret geht es erstens um die Steigerung der Netzwerkkapazität durch Mehrantennen-Technologie, lizenzfreie Nutzung, höhere Frequenzbänder, Relaisfunktionen, Festnetz-Mobilfunk-Integration usw. Zweitens um die Erweiterung der Basisfunktionen durch SON/MDT, Positionsbestimmung, Energiesparfunktionen für Endgeräte, Sprachübertragung, Slicing-Optimierung, automatisierten Betrieb usw. Drittens um die Erweiterung von Branchenanwendungen durch geringe Latenz und hohe Zuverlässigkeit, das Internet der Fahrzeuge, das industrielle Internet, vertikale LANs usw.

5G technology and standards are still developing and evolving. The standardized Rel-17 is about to be launched to target more vertical industry fields related to 5G. It will make the system functions that Rel-15 and Rel-16 have not been able to achieve and complete more comprehensive and more refined, so as to get closer to the 5G mobile communication vision of "full spectrum, full coverage, full application" interconnection of all things. Specifically, the first category of Rel-17 will be low-latency and high-reliability, industrial Internet, network-assisted terminal energy saving, multi-antenna technology enhancement, positioning, Internet of Vehicles, relay technology, higher spectrum communications, license-free solutions, satellite communications, service-oriented architecture enhancement, network slicing, network automation, SON edge computing and other delay technologies. Continuity projects; the second category of Rel-17 will be new projects such as multicast broadcasting, terminal direct communication (for emergency communications and commercial applications), multi-SIM terminal optimization, interactive services, small data transmission optimization solutions, coverage enhancement, large connection applications for medium speed and regional coverage, enabling new applications and new capabilities.

3.  Starke Unterstützung: 5G-Test und -Messung

Autoritäten in der Branche prognostizieren, dass die Jahre 2021-2022 die Bauphase eines vollständigen 5G-Netzes auf Basis von Rel-16 sein werden und dass in den Jahren 2023-2025 die Verbesserung der 5G-Netzleistungsfähigkeit auf Basis von Rel-17 erfolgen wird.

It can be seen that, facing Rel-16 and Rel-17, the end-to-end 5G industry will enter a new and greater innovative development stage.

Die gesamte 5G-Industrie umfasst Chips, Endgeräte, Basisstationen, 5G-Netze, Software für Chipdesign-Tools, Chip-Foundry-Linien, Instrumentierung (Test- und Messtechnik), Betriebssysteme, Apps usw. Dabei durchläuft die Testtechnologie die nachfolgenden Prozesse der Forschung und Entwicklung, Produktion und Abnahme von 5G-Basisstationen, Chips und Endgeräten und beeinflusst direkt den nachfolgenden Industrialisierungsprozess der gesamten 5G-Industriekette.

Man kann also sagen, dass 5G im Bereich der Kommunikationsprüfung und -messung keine Grenzen kennt. Es ist zu erwarten, dass mit der Weiterentwicklung von 5G-Mobilfunknetzen und dem Internet der Dinge, insbesondere für neue Anwendungen in Industrie, Medizin, Robotersteuerung, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und anderen Bereichen zur Realisierung des „Internets der Dinge“, der Bedarf an Testgeräten wie Basisstationssimulatoren, Endgerätesimulatoren, HF-Konformitätsprüfsystemen, RRM-Konformitätsprüfsystemen, Massive-MIMO-Signalanalysatoren und Massive-MIMO-Kanalsimulatoren steigen wird. Zum Beispiel:

① A terminal emulator is urgently needed for system prototype verification. Subsequent system-level research and development and prototype verification of 5G communication technology urgently require the support of 5G terminal simulators. The simulator needs to meet the technical requirements of 5G multi-scenarios to complete the physical layer and high-level protocol simulation of 5G terminals. It can flexibly implement air interface technology solutions on the terminal side and cooperate with system equipment manufacturers to complete various 5G new technology tests.

② There is an urgent need for 5G signal simulation and analysis instruments. During equipment development and production, qualitative or quantitative testing or supervision of various parameters of processed components and semi-finished products is required. After the whole machine is manufactured, the function, performance and reliability of the whole machine need to be comprehensively tested. After testing, the data is sorted, analyzed, and evaluated, and the results are compared with the phenomena and problems in the development and production process. Only through the above-mentioned complex and precise testing operations can we ensure that more, faster, and better new 5G products with lower prices can be produced to supply the market.

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.

③ Es besteht ein dringender Bedarf an 5G-Kanalsimulatoren zur Simulation komplexer Kanalumgebungen. Beispielsweise muss die nachfolgende theoretische und anwendungsorientierte Forschung zu Massive MIMO und verwandten Technologien wie Signalverarbeitung, Codierung und Decodierung, Modulation und Demodulation, Ressourcenmanagement, orthogonaler Pilotwellenauslegung und dreidimensionalem Beamforming auf einem adäquaten Funkkanalmodell basieren. Um das 5G-Kanalmodell des neuen Frequenzbandes mithilfe von Kanalmessungen zu untersuchen und so die sich ändernden Gesetzmäßigkeiten des 5G-Kanals in realen Umgebungen zu verstehen, ist der Aufbau einer leistungsstarken Kanalmessplattform und die Auswahl geeigneter Messszenarien erforderlich. Die Ausbreitungsumgebung komplexer Kanäle ist rau und weist eine hohe dynamische Zufälligkeit auf. Hochwertige 5G-Kanalsimulatoren sind daher dringend notwendig, um die schnelle Entwicklung und den Einsatz von 5G-System-Basisband- und Hochfrequenzchips, Basisstationen und Endgeräten sowie den späteren großflächigen Aufbau und die Wartung von 5G-Netzen zu unterstützen.

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.

Die darauffolgende rasante und stetige Entwicklung der 5G-Branche erfordert die Gewährleistung hochwertiger Test- und Messverfahren. Laut der 5G-WeChat-Plattform (ID: angmobile) haben führende Unternehmen im Test- und Messmarkt ein umfassendes und leistungsstarkes Produktsystem für 5G-Tests und -Messungen entwickelt. Dieses bietet ein breites Spektrum an Produktkategorien und höchste Leistungsfähigkeit. Nun präsentieren sie ein umfassendes Informationspaket zu RAN-Tests für die Branche, das Grundlagenwissen zur 5G-Technologie, Tests der 5G-Implementierung und der Luftschnittstelle durch Mobilfunknetzbetreiber, 5G-Signalgenerierung und -analyse, 5G-Antennen- und Komponententests, Tests im Rahmen der 5G-Implementierung, Tests in der 5G-Basisstationsfertigung sowie Tests zur 5G-Qualitätssicherung (5G-NR-Konformitätstest, Tutorial zu O-RAN-Hochfrequenztests, Best Practices für die 5G-Kernnetzverifizierung, Tutorial zum UEE-Terminalemulator, 5G-Luftschnittstellen-Feldtestsystem mit Phased-Array-Antenne, Kanalsimulationslösung) etc. abdeckt.

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